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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

iBNCT用線形加速器のビームコミッショニング

内藤 富士雄*; 穴見 昌三*; 池上 清*; 魚田 雅彦*; 大内 利勝*; 大西 貴博*; 大場 俊幸*; 帯名 崇*; 川村 真人*; 熊田 博明*; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1244 - 1246, 2016/11

いばらき中性子医療研究センターのホウ素中性子捕獲療法(iBNCT)システムは線形加速器で加速された8MeVの陽子をBe標的に照射し、中性子を発生させる。この線形加速器システムはイオン源, RFQ, DTL, ビーム輸送系と標的で構成されている。このシステムによる中性子の発生は2015年末に確認されているが、その後システムの安定性とビーム強度を共に高めるため多くの改修を施した。そして本格的なビームコミッショニングを2016年5月中旬から開始する。その作業の進展状況と結果を報告する。

論文

Radiation shielding study for the J-PARC project

中島 宏; 柴田 徳思; 中根 佳弘; 増川 史洋; 松田 規宏; 岩元 洋介; 平山 英夫*; 鈴木 健訓*; 三浦 太一*; 沼尻 正晴*; et al.

Proceedings of 14th Biennial Topical Meeting of the ANS Radiation Protection and Shielding Division (CD-ROM), p.267 - 282, 2006/00

大強度・高エネルギー陽子加速器コンプレックスである大強度陽子加速器施設(J-PARC)は、600MeVリニアック、1MW出力3GeVシンクロトロン,0.75MW出力50GeVシンクロトロンから構成される。これらの加速器はそれぞれ、核変換実験施設に200kW, 600MeVビームを、物質生命科学実験施設に1MW, 3GeVビームを、ハドロン実験施設に0.75MW, 50GeVのビームを供給する予定である。これらJ-PARCの特徴ゆえ、放射線遮蔽の観点からは、克服すべき問題が多数存在する。これらに対して、J-PARCでは合理的な遮蔽設計を行うために、多様な遮蔽計算手法を、それぞれ、その妥当性を検証しながら用いている。そこで、ここでは、J-PARCのために行われている放射線遮蔽研究の現状について報告する。

論文

Radiation safety design for the J-PARC project

中島 宏; 中根 佳弘; 増川 史洋; 松田 規宏; 小栗 朋美*; 中野 秀生*; 笹本 宣雄*; 柴田 徳思*; 鈴木 健訓*; 三浦 太一*; et al.

Radiation Protection Dosimetry, 115(1-4), p.564 - 568, 2005/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.08(Environmental Sciences)

大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、世界最高出力の高エネルギー加速器施設が建設されている。そこで、施設の合理的な遮蔽設計を行うために、J-PARCの遮蔽設計では、簡易計算手法と詳細計算手法を組合せた設計手法が使われている。ここでは、J-PARCの遮蔽設計にかかわる研究の現状について報告する。

論文

M$"o$ssbauer isomer shifts of $$^{133}$$Cs-impurity atoms implanted into metallic matrices

村松 久和*; 吉川 広輔*; 石井 寛子*; 田中 栄司*; 三浦 太一*; 渡辺 智; 小泉 光生; 長 明彦; 関根 俊明

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.211 - 213, 1999/10

金属中にイオン注入された$$^{133}$$Xeは$$^{133}$$Csに$$beta^{-}$$崩壊し、$$^{133}$$Csはメスバウア核種であってメスバウアスペクトルに$$^{133}$$Csが置かれた状態を反映するアイソマーシフトが観測される。われわれはアイソマーシフトの大きさとホスト金属の物理的・化学的性質との関係を明らかにするために各種金属に$$^{133}$$Xeをイオン注入、液体ヘリウム温度でメスバウアスペクトルを測定した。これまでにわれわれが得たAl,V,Cr,Co,Ni,Cu,Mo,Rh,W及びTi,Zn,Ta,Re,Irに関する文献値から、ホスト金属の体積弾性率との相関と同時に、最外殻電子数との相関が示唆された。

論文

Moessbauer and conversion-electron measurements of $$^{133}$$Xe-implanted sources for the determination of the change of nuclear charge radius in the 81keV transition of $$^{133}$$Cs

村松 久和*; 伊東 誉*; 三沢 雅志*; 三浦 太一*; 小泉 光生; 長 明彦; 関根 俊明; 藤田 雄三*; 小俣 和夫*; 矢永 誠人*; et al.

Hyperfine Interactions (C), p.396 - 399, 1996/01

RIをプローブとする核物性的研究として、メスバウア核$$^{133}$$Csの81keVの遷移について、遷移の前後の核電荷半径の変化$$Delta$$R/Rを求める実験を行った。$$Delta$$R/R$$neq$$0の場合、$$Delta$$R/Rと核位置での電子密度の積に比例して、メスバウアスペクトルに異性体シフトを生じる。外殻電子の状態は位置での電子密度に反映されるので、異性体シフトの測定からプローブ原子の置かれている状態を定量的に議論するために$$Delta$$R/Rの値が必要である。本研究では、$$^{133}$$Csの親核$$^{133}$$Xeをイオン注入した試料について、核位置での電子密度は高分解能内部転移電子測定から、異性体ソフトはCsClを吸収体にしたメスバウア測定から求め、予備的ではあるが、$$Delta$$R/R$$sim$$0.5$$times$$10$$^{-4}$$を得た。

口頭

Radiation safety at J-PARC

中島 宏; 柴田 徳思; 澤畠 啓; 宮本 幸博; 中根 佳弘; 増川 史洋; 関 一成; 佐藤 浩一; 小栗 朋美*; 平山 英夫*; et al.

no journal, , 

大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、世界最大強度を有する高エネルギー陽子加速器が建設されている。本施設は大強度,高エネルギー,大規模であるために、放射線安全性上の困難な問題が生じている。そこで、本発表では、これら放射線安全上の諸問題にかかる考え方、方策及び許認可にかかる放射線安全評価の現状について報告する。

口頭

Radiation safety aspects in J-PARC facility

柴田 徳思; 中島 宏; 中根 佳弘; 増川 史洋; 松田 規宏; 三浦 太一*; 沼尻 正晴*; 鈴木 健訓*; 竹内 康紀*

no journal, , 

J-PARCは400MeVLNAC, 3GeVシンクロトロン,50GeVシンクロトロンと物質生命,ハドロン,ニュートリノの3つの実験施設から構成される。J-PARCの放射線安全設計は遮へいの外側,管理区域の境界,事業所の境界に置ける線量計算に基づいてる。異なる計算法の精度の確認のためビームダンプ,遮へい,漏洩,放射化について解析した。空気の放射化,冷却水の放射化,土の放射化と地下水への影響も評価した。J-PARCは複合加速器なので、インターロックシステムは放射線安全上重要である。計画外被ばくを避けるために注意深く設計されたインターロックシステムを組み込んだ。

口頭

ミュオン転移反応におけるミュオン原子形成の分子効果検証の試み

二宮 和彦; 中垣 麗子*; 久保 謙哉*; 石田 勝彦*; 小林 義男*; 松崎 禎市郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; 髭本 亘; 篠原 厚*

no journal, , 

本研究では、ミュオン転移と呼ばれるミュオン原子形成反応に注目し、ミュオン転移反応における分子構造による影響の解明を目指す。予備実験として英国RIKEN-RALミュオン施設において、ゲルマニウム半導体検出器によるミュオン特性エックス線測定システムの構築を行った。実験システムの評価のために、水素(99.7%)とアルゴン(0.3%)の混合ガスに対してミュオンの照射を行った。転移過程を経て形成されたミュオンアルゴン原子からのミュオン特性エックス線スペクトルが得られたので、結果について報告する。

口頭

ミュオン特性エックス線の測定によるミュオン原子形成初期過程の解明

二宮 和彦; 喜多 真琴*; 伊藤 孝; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子の代わりに原子に導入された系であるミュオン原子は、負ミュオンが電子よりも200倍以上重いために負ミュオンの原子軌道が原子核の近傍に大きな確率を持つにもかかわらず、その形成過程においては分子の外側の電子の影響を受けることが知られている。本研究では、低圧の軽元素からなる気体分子(NO及びN$$_{2}$$O)に負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子形成後に放出されるミュオン特性エックス線を精密に測定し、捕獲された負ミュオンの初期状態について分子構造による変化を検討した。結果本実験で測定したNOとN$$_{2}$$Oについて、これまでの捕獲現象説明に関する経験的なモデルに当てはめてその構造から予想されるのと異なる結果が得られた。

口頭

酸化窒素に捕獲された負ミュオンの初期状態

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが物質中に停止すると、ミュオンは原子核のクーロン場へととらわれてその周りに原子軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子形成過程において、ミュオンを捕獲する原子の置かれている環境によってミュオンの捕獲のされ方が異なるということが知られている(分子効果)。一方で分子のどのような性質が分子効果のものになっているのかについてはほとんどわかっていない。本研究では、ミュオン原子形成における分子効果の詳細を明らかにするために、非常に簡単な分子である酸化窒素類(NO, NO$$_{2}$$, N$$_{2}$$O)に対する系統的なミュオンの照射を行った。これらの酸化窒素に対するミュオン捕獲現象を観察し、そのそれぞれの捕獲現象,ミュオンを捕獲する分子の構造や電子状態の違いを比較することで、ミュオン捕獲における分子効果について議論する。

口頭

Negative muon coulomb capture on nitrogen oxide molecules

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子に置き換わった原子をミュオン原子と呼ぶ。ミュオン原子形成は負ミュオンと軌道電子の衝突によって、負ミュオンが軌道電子と置き換わることで進むと考えられているが、その詳細については理解されていない。本研究では酸化窒素という単純な分子について、ミュオン原子の形成過程を詳細に調べた。本報告では酸化窒素に対するミュオン原子形成過程について議論を行う。

口頭

J-PARC物質・生命科学実験施設水銀ターゲットの放射化と安全管理

仲澤 隆; 佐藤 浩一; 宮本 幸博; 中島 宏; 春日井 好己; 甲斐 哲也; 大井 元貴; 三浦 太一*; 高橋 一智*

no journal, , 

J-PARCの物質生命科学実験施設の水銀ターゲットの放射化により生成する放射性核種及びそれらによるターゲット周囲の線量当量率等の測定結果、安全対策について報告する。

口頭

酸化窒素分子に対するミュオン捕獲における分子効果

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

負の電荷を持つミュオンは、電子と同じように原子核の周りに原子軌道をつくり、電子の一つが負ミュオンに置き換わった原子であるミュオン原子を形成する。ミュオン原子の形成過程は、結合電子などの外殻の電子構造に大きく影響され、負ミュオンがどの原子にどんな確率で、またどんな準位に捕獲されるかは分子によって変化する。本研究ではミュオン原子がどのように形成されるのかを理解するために、単純な構造を持つNO, N$$_{2}$$O, NO$$_{2}$$といった酸化窒素に注目し、ミュオン原子形成過程を詳細に調べ、NとO原子へのミュオン捕獲確率を高い精度で導出した。これまでは負ミュオンの捕獲確率は原子に局在した電子の数と相関すると言われてきたが、実験の結果は局在した電子の数が少ない原子の方が負ミュオンの捕獲確率が相対的に高くなっており、これまでの実験とは逆の結果が得られた。講演ではこれら実験結果と、ミュオン捕獲確率に分子のどのような性質がかかわっているかについて、その詳細を述べる。

口頭

酸化窒素におけるミュオン特性エックス線構造の圧力依存

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

電子の代わりに一つ負ミュオンが原子核の周りに軌道を作っている原子をミュオン原子と呼ぶ。負ミュオンが物質中に停止すると、負ミュオンは原子核のクーロン場に捕らわれ、ミュオン原子を形成し、負ミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線の放出を起こす。このときKa線とKb線の比率など、ミュオン特性エックス線の構造はミュオン原子の状態(分子効果)とミュオン原子の衝突に由来する物質の密度(圧力効果)によって大きく変化することが知られている。本研究グループでは酸化窒素類を測定試料として、ミュオン原子形成における分子効果の検討を行っている。本研究ではJ-PARCミュオン施設において、一酸化二窒素気体について、さまざまな気体圧力でミュオン特性エックス線のスペクトルの測定を行い、ミュオン原子形成における圧力効果を無視できる条件の探索を行った。結果、試料の圧力が0.2気圧以下において圧力効果が無視できることを見いだした。これより予想されるミュオン原子の運動エネルギーに関しても議論を行う。

口頭

酸化窒素を対象とした負ミュオン捕獲後の脱励起過程の圧力変化

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

負電荷を持ったミュオンが物質に停止すると、ミュオンは物質中の原子核のクーロン場へと捕獲され原子核の周りに軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子は形成後、ミュオンの脱励起過程に伴い、ミュオン特性エックス線を放出する。ミュオン特性エックス線の放出過程は、電子とのオージェ過程によるミュオン脱励起との競争過程であるため、その構造はミュオン原子の電子の再充填過程の速度、つまりは物質の密度の影響を受ける。重元素系固体物理研究グループでは、ミュオン原子の形成過程の詳細を、ミュオン特性エックス線の測定を通して明らかにしようと研究を行っている。詳細な議論を行うためには、エックス線構造の試料密度による効果について理解することが必要である。本研究では密度の異なる酸化窒素を試料とした実験を行い、1気圧以下の条件で電子の再充填過程の速度が遅くなり、エックス線構造の密度効果がなくなることを明らかにしたので報告する。

口頭

低圧気体を用いたミュオン原子形成初期過程に関する研究

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 長友 傑*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一; 喜多 真琴*; et al.

no journal, , 

重元素系固体物理研究グループでは、1気圧以下の低密度の酸化窒素(NO, N$$_{2}$$O, NO$$_{2}$$)に注目して、分子効果の詳細を明らかにするための研究を進めている。このような低密度の試料を用いた場合、ミュオン捕獲後に脱励起していく過程で、オージェ過程で失われた電子空孔が再充填されないために、ミュオンの脱励起過程を簡単な系とみなすことができ、先行研究に対してより詳細な議論を進めることができると期待される。これまでNO及びN$$_{2}$$O分子を試料としたときに、ミュオン脱励起過程において電子の最充填の起こらない試料圧力条件について実験的に決定し報告を行った。本発表では新たにNO$$_{2}$$分子に関してミュオン特性エックス線構造の圧力依存を調べ、電子空孔の最充填速度の分子依存を調べたので、その結果について報告する。

口頭

「環境放射能」研究会における東京電力福島第一原子力発電所事故関連研究報告のとりまとめ

別所 光太郎*; 松村 宏*; 三浦 太一*; 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*; et al.

no journal, , 

「環境放射能」研究会は、JCO臨界事故を契機として2000年にスタートし、自然環境放射能、放射線・原子力施設環境放射能を基本テーマに、その他の討論主題1$$sim$$2件を挙げる形で、毎年2$$sim$$3月につくば市の高エネルギー加速器研究機構で開催されてきた。毎回、研究会終了後には、査読付きのProceedings論文集を刊行している。東京電力福島第一原子力発電所事故の後に開催された2012年の第13回以降は、同事故に関連する環境放射能・放射線測定に関連した研究発表が、研究会での報告の多くの割合を占めるようになった。また、環境放射能を専門とする研究者にとどまらず、様々な分野の研究者や技術者、自治体関係者、一般市民の方々なども参加するより幅広い情報交換の場となった。この傾向は、2017年の第18回研究会においても継続している。「環境放射能」研究会世話人会では、事故から5年を迎えるのを機に、事故以降5年間の関連する環境放射能研究を、第13回(2012年)$$sim$$第17回(2016年)「環境放射能」研究会での発表(計326件)を中心にとりまとめる作業を2016年3月にスタートさせ2017年3月に出版物を発行した。本報告は、このとりまとめ活動の概要を報告するものである。

口頭

Co$$_2$$MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果の観測

角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.

no journal, , 

異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになってきた。特に強磁性ホイスラー合金Co$$_2$$MnGaの室温における熱電能は約6.0$$mu$$V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、組成比を緻密に制御したCo$$_2$$MnGa薄膜に着目し、スピン・角度分解子電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行うことで異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を解明した。

口頭

強磁性Co$$_2$$MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果の観測

角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.

no journal, , 

異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになってきた。特に強磁性ホイスラー合金Co$$_2$$MnGaの室温における熱電能は約6.0$$mu$$V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、組成比を緻密に制御したCo$$_2$$MnGa薄膜に着目し、スピン・角度分解子電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行うことで異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を解明した。

口頭

Co$$_2$$MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果

角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.

no journal, , 

異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになった。特に強磁性ホイスラー合金Co$$_2$$MnGaの室温における熱電能は約6.0$$mu$$V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨大異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を明らかにするため、組成比を緻密に制御したCo$$_2$$MnGa薄膜に対してスピン・角度分解光電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行った。その結果、フェルミ準位近傍にスピン偏極した複数のワイルコーンが存在していることが実験的に明らかとなった。第一原理計算との比較により、これらのワイルコーンが波数空間上で巨大な仮想磁場(ベリー曲率)を生み出す源となっていることを突き止め、電子構造と熱電能の対応関係を明らかにした。

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