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論文

Beam power and residual dose history of J-PARC RCS

山本 風海; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 吉本 政弘; 中根 佳弘; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.238 - 242, 2014/04

J-PARC施設の3GeVシンクロトロンは2007年10月からビーム調整を開始した。その後、ビーム調整を進めることで出力ビーム強度は増強され、2009年10月から100kW以上の出力で中性子ターゲットへの陽子ビーム連続供用運転が行われている。また、さらなる大強度運転のためにビーム調整を継続し、新たに発生するようになったビームロスの原因を探り、その対策を進めてきた。その結果、われわれは3GeVシンクロトロン内のロスを低減し、安定な運転を達成することができた。本論文では、これまでに達成した出力ビーム強度と残留線量の履歴について報告する。

論文

波形監視装置用トリガ番号管理装置の設計

榊 泰直; 伊藤 雄一*; 加藤 裕子*; 宮元 耕治*; 河村 直樹*; 中村 豪志*

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.549 - 551, 2004/08

大規模な加速器では広範囲に多数台の波形計測装置が設置され、高周期運転される同一ビームイベントを計測,監視する。このような場合、収集された波形に時間情報もしくは、トリガ情報などのタグをつけて管理しなければ、J-PARCのようにビームごとに異なった行き先にビームが輸送される場合では、ビームごとに対応させた解析が困難になる。そこで、多数台の波形装置で収集された波形に同一タグをつけ管理するための装置を設計したので報告する。

報告書

Recent status of research activities for development of CTBT-related technologies in JAERI

広田 直樹*; 伯耆田 貴憲; 井上 洋司; 熊田 政弘; 黒沢 義昭; 宮本 ユタカ; 中原 嘉則; 小田 哲三; 篠原 伸夫; 打越 貴子*; et al.

JAERI-Review 2003-021, 68 Pages, 2003/08

JAERI-Review-2003-021.pdf:9.73MB

本報告書は、包括的核実験禁止条約(CTBT)検証制度に関連する放射性核種データ解析研究グループの研究活動について述べたものである。本報告書の主題は、(1) CTBT検証制度の概要,(2) 放射性核種データの為の国内データセンターの準備,(3) 日本における高崎と沖縄の放射性核種監視観測所及び東海の公認実験施設の建設・運用である。また当グループは既に公認実験施設のための国際比較試験への参加を果たしており、本報告書にはその試験結果を示す。さらにCTBT関連技術の環境研究への科学的応用についても言及している。

論文

プレレコーディング機能つきパルス波形監視装置の開発

榊 泰直; 加藤 裕子*; 河村 直樹*; 宮元 耕治*; 中村 豪志*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.96 - 98, 2003/08

日本原子力研究所東海研究所内で建設が進んでいる大強度陽子加速器施設(J-PARC)のような、強力なパワーを持つハドロンマシンでは、たった1発のビームオペレーションエラーでさえも、強烈な放射化・破壊を伴う可能性があり、加速器機器に大きなダメージを与えることが予想される。そこで、Linacで加速される全ビームを監視し、何らかのトラブルが発生した際には、その後のトラブル原因を再現させるための運転を行わずとも、トラブル原因を究明されるような系が切望される。今回、このような背景を基に、J-PARCだけでなく大規模な加速器施設で強力なツールと成り得る、新たな機能を有する監視装置を開発した。

論文

CTBT検証体制における放射性核種監視観測所

熊田 政弘; 小田 哲三; 宮本 ユタカ; 打越 貴子*; 中原 嘉則; 山本 洋一; 伯耆田 貴憲; 広田 直樹*; 井上 洋司; 篠原 伸夫

第23回核物質管理学会日本支部年次大会論文集, p.39 - 44, 2002/12

CTBT検証体制では、大気中,水中、及び地中における核爆発の有無を監視するため、世界中に321カ所の観測所を設け、国際監視網を構築することとしている。監視網では、地震,微気圧変動,水中音響及び放射性核種の4つの監視技術が用いられる。このうち、放射性核種監視観測所は世界中に80カ所設けられ、大気粒子をフィルター上に捕集して試料の$$gamma$$線計測を行う。観測所は、一定の技術基準を満たすことによりCTBT機関により認証を受けた後、機関との契約に基づいて、観測網の一部を担うことになっている。また、80カ所の観測所のうち、半数の40カ所には大気放射性希ガス自動計測装置が設置される。原研では、日本に設置される2つの放射性核種監視観測所(群馬県高崎市,沖縄県国頭郡)の設置を進めており、本発表では、観測所設置の現状、及び放射性核種監視観測所の性能等について報告する。

報告書

Experimental study on the influence of radiation on high-voltage insulation gases

藤原 幸雄; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘

JAERI-Research 99-071, p.33 - 0, 1999/12

JAERI-Research-99-071.pdf:1.18MB

国際熱核融合実験炉(ITER)用中性子入射装置(NBI)の工学設計を行うため、$$^{60}$$Co$$gamma$$線を用いた各種絶縁ガス(空気,SF$$_{6}$$,C$$_{2}$$F$$_{6}$$,CO$$_{2}$$,空気とSF$$_{6}$$の混合ガス)に対する照射実験を行った。実験から、飽和電流はギャップ長、ガス圧、吸収線量率ならびにガス分子量に比例することが明らかとなった。耐電圧性能は、$$gamma$$線照射により10%程度低下するものの、その程度は吸収線量率に依存しなかった。質量分析器を用いてSF$$_{6}$$ガスの分解生成物を調べたところ、未照射の場合には存在しなかったピークが、m/e=48,64,67,83,86,102,105のところに確認された。また、分解生成物量は吸収線量が高くなるにつれて飽和する傾向があることがわかった。

報告書

FNS用バケット型イオン源の開発

宮本 直樹*; 関 正和; 金正 倫計; 小栗 英知; 奥村 義和

JAERI-Tech 99-010, 27 Pages, 1999/02

JAERI-Tech-99-010.pdf:0.8MB

核融合中性子工学研究用D-T中性子源(FNS)の中性子束強度増大のために、新たに重水素イオン源を設計製作し試験を行った。このイオン源はバケット型であり、多極磁場型プラズマ源と3枚電極の引出部から構成される。高プロトン比を得るためにイオン生成部に強力なプラズマ閉じ込め磁場及び磁気フィルターを持つことを特徴とする。試験の結果、引き出し電圧50kVでビーム電流130mA、発散角10mrad、プロトン比80%の水素ビーム引き出しに成功し、FNSの前段加速系において90mA以上の重水素イオンビームを得られる見通しを得た。

論文

Development of a multiaperture, multistage electrostatic accelerator for hydrogen negative ion beams

渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和

Review of Scientific Instruments, 69(2), p.986 - 988, 1998/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.93(Instruments & Instrumentation)

1MeV級の水素負イオンビーム加速を目指して、多孔5段の静電加速管の開発を行っている。これまでに、加速電源の放電抵抗を高くし、放電破壊時エネルギーを抑制することにより、920kVの電圧保持を可能とした。ビーム光学の実験において、電圧、電流の最適化により、中間電極電流が小さくビーム電流が最大となる条件を得ることができ、その条件でビームレットも分離して観測されることを確認した。この条件はビーム軌道計算の結果とも一致している。高エネルギービーム加速においては、最高で868keV,19mA,1sの加速電流を得ることに成功している。

論文

Temperature control of plasma grid for continuous operation in cesium-seeded volume negative ion source

藤原 幸雄; 宮本 直樹*; 奥村 義和

Review of Scientific Instruments, 69(2), p.1173 - 1175, 1998/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.54(Instruments & Instrumentation)

セシウム添加体積生成型負イオン源において、負イオン生成率を高めるためにはプラズマ電極の表面温度を300$$^{circ}$$C程度に保つ必要がある。一方、プラズマ電極はプラズマの荷電粒子の衝突や輻射、中性粒子の衝突などのために15W/cm$$^{2}$$程度の熱負荷を受ける。この熱を利用して定常的に表面温度を最適値に保つことのできる電極を設計し、試験を行った。本電極は負イオン引出領域の周囲にベローズ構造の熱絶縁部を持ち、計算機シミュレーションによれば、15W/cm$$^{2}$$の熱負荷のもとで250-300$$^{circ}$$Cの一様な温度分布を得ることができる。実験においても、設計通りの温度が得られていることを確認するとともに、400keV、0.6Aの水素負イオンビームを高い効率のもとで定常的に得ることができた。

論文

アンペア級水素負イオン源の連続運転

奥村 義和; 花田 磨砂也; 宮本 直樹*; 宮本 賢治; 藤原 幸雄; 渡邊 和弘

第9回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム (BEAMS1998), p.101 - 104, 1998/00

セシウム添加した体積生成型負イオン源を、20mA/cm$$^{2}$$の電流密度、800mAの負イオン電流のもとで連続的に運転した。負イオン生成率は600mgのセシウムを入射し、プラズマ電極の温度を250-300$$^{circ}$$Cに保持することによって4倍以上に高められるが、この状態を定常的に維持することに成功した。140時間の連続運転の後にセシウムの拡散量をICP質量分析法を用いて定量し、約90%のセシウムはプラズマ源中に保持され、プラズマ源から流出するセシウムの消費量は、3mg/時間以下と極めて少ないことがわかった。

論文

Development of a 1MeV H$$^{-}$$ beam accelerator for neutral beam injector

渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 奥村 義和; 佐藤 和義

Fusion Technology 1998, 1, p.493 - 496, 1998/00

多孔、5段静電加速器の開発を進め、目標エネルギーである1MeVまで水素負イオンビームを加速することに成功した。電流値は25mA、パルス幅は1秒である。また、5段加速器におけるビーム光学レットが明瞭に区別できる収束性の良いビームについて調べ、各中間電位電極の電流が減少する点においてビーム条件を得た。この条件はビーム軌道計算により設計した最適条件に良く一致していることが確認できた。

論文

Radiation induced conductivity and voltage holding characterisics of insulation gas for the ITER-NBI

藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘

Proc. of Joint Meeting of 8th Int. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Ions & Beams, p.205 - 215, 1997/00

現在進められているITER工学設計では、装置のコンパクト化を図る目的でイオン源と加速器の周囲に絶縁ガスを充填することが検討されている。一方、核融合装置は強力な放射線発生源となるため、絶縁ガスの使用にあたっては放射線の影響を考慮しなければならない。本研究では、コバルト60$$gamma$$線を用いた絶縁ガスへの照射実験を行い、高電圧環境下の各種絶縁ガス(SF$$_{6}$$,C$$_{2}$$F$$_{6}$$,CO$$_{2}$$,空気,SF$$_{6}$$と空気の混合ガス)に対する$$gamma$$線の影響を調べた。絶縁ガス中を流れる電離電流は、ガスの体積、ガスの圧力、吸収線量、ガスの分子量に比例することが明らかとなった。また、$$gamma$$線照射による絶縁破壊電圧の低下は高々10%程度であった。

論文

Multi-stage,multi-aperture electrostatic accelerator for H$$^{-}$$ ions

渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和

Proc. of Joint Meeting of 8th Int. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Ions & Beams, p.179 - 186, 1997/00

多段、多孔型静電加速器により水素負イオンの高エネルギー加速の開発を行っている。FRP絶縁管の高耐圧化のために、放電抵抗を400k$$Omega$$としてコンディショニングを行い、最高で920kVの電圧保持を確認した。高エネルギー水素負イオンビーム加速では868keV、19mAのビームを得た。ビーム光学最適化実験では、中間電極電流が最小となり、ビーム加速電流が最大となる最適条件を明らかにし、かつその条件がビーム軌道計算による条件と一致することを明らかにした。

論文

Recent progress of high-power negative ion beam development for fusion plasma heating

渡邊 和弘; 秋野 昇; 青柳 哲雄; 海老沢 昇; 藤原 幸雄; 本田 敦; 井上 多加志; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; et al.

Radiation Physics and Chemistry, 49(6), p.631 - 639, 1997/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:31.05(Chemistry, Physical)

核融合プラズマの加熱や定常維持のために、0.5~1MeV、数十MWの中性粒子入射装置(NBI)が要求されている。このようなシステムの実現のため、大出力の負イオンビーム開発を進めている。JT-60U用500keV、10MW入射予定の負イオンNBI装置ではビーム出力試験が開始され、400keV、13.5A、0.12Sの世界最高のD$$^{-}$$ビーム電流、電力発生に成功した。さらに、1MeV級の負イオン加速管の開発では、805keVで加速電流150mA/sのH$$^{-}$$ビーム加速に成功した。

論文

Development of a high brightness negative hydrogen ion source

小栗 英知; 奥村 義和; 宮本 直樹*; 草野 譲一; 水本 元治

Review of Scientific Instruments, 67(3), p.1051 - 1053, 1996/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:23.69(Instruments & Instrumentation)

原研では、加速エネルギー1.5GeV、平均ビーム電流10mAの性能を有する大強度陽子加速器の建設を計画している。本加速器を用いて中性子基礎科学実験を行うために、ビーム貯蔵リングを加速器後段に設ける必要がある。そのため当研究室では、負水素イオンビームを生成するイオン源の開発に着手している。現在開発中の負水素イオン源は、体積生成型と呼ばれるもので、少量のセシウムをプラズマ生成室内に導入することで、高密度の負水素プラズマを生成する。また、7個のビーム引き出し孔から引き出されるイオンビームを静電レンズ効果によって、ある一点に集束させるという比較的新しい技術を用いることで、高輝度のビーム引き出しを目指す。本イオン源は、既に製作を終え、間もなくビーム引き出し実験を開始する予定である。

論文

High power negative ion sources for fusion at the Japan Atomic Energy Research Institute

奥村 義和; 藤原 幸雄; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 永瀬 昭仁*; 小原 祥裕; 渡邊 和弘

Review of Scientific Instruments, 67(3), p.1092 - 1097, 1996/03

 被引用回数:31 パーセンタイル:87.73(Instruments & Instrumentation)

原研においては1984年以来、負イオン源の研究開発が精力的に実施され、1990年には10A級の負イオン源の開発に世界で初めて成功したのをはじめ、1992年には2A、100keVの重水素負イオン源、1994年には0.5A、350keVの水素負イオン源の開発に成功した。これらの成果をもとに、JT-60U中性粒子入射装置用の大型負イオン源が開発され、定格出力である、500keV、22Aの重水素イオンビーム生成を目指して調整試験が開始されている。更にITER用の負イオンNBIのために、1MeV、1Aの水素負イオンビームの加速を目指したMeV級試験体が製作され、加速原理実証試験が始まった。これまでに、JT-60Uでは340keV、3.6Aの重水素負イオンビームを、またMeV級試験体では700keVのビームエネルギーで加速電流0.23Aを得ている。

論文

Development of a 500 keV, 22A D$$^{-}$$ ion source for the neutral beam injector for JT-60U

奥村 義和; 藤原 幸雄; 本田 敦; 井上 多加志; 栗山 正明; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 藻垣 和彦; 永瀬 昭仁*; 小原 祥裕; et al.

Review of Scientific Instruments, 67(3), p.1018 - 1020, 1996/03

 被引用回数:28 パーセンタイル:86.21(Instruments & Instrumentation)

JT-60U用負イオン中性粒子入射装置のために、500keV、22Aの重水素負イオンビームを10秒間発生できる大型負イオン源の開発を進めている。負イオンはセシウム添加体積生成型のプラズマ源で生成され、110cm$$times$$45cmの引き出し領域に1080個の電極孔を持つ多孔型3段加速系で500keVまで加速される。全体のサイズは直径約2m、高さ1.7mである。テストスタンドでの負イオン生成試験と高電圧試験を済ませた後、負イオン源は中性粒子入射装置全体に装着され、500keVビーム生成試験に供されている。これまでに、340keV 3.6A(1.2MW)の重水素負イオンビームとしては世界最高の電流値とパワーを記録した。

論文

Development of negative ion beam accelerators for high power neutral beam systems

渡邊 和弘; 海老沢 昇; 藤原 幸雄; 本田 敦; 井上 多加志; 椛澤 稔; 栗山 正明; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 藻垣 和彦; et al.

16th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering (SOFE '95), 1, p.642 - 645, 1996/00

MeV級の大出力中性粒子入射装置(NBI)実現のために、多孔多段型の高エネルギー負イオン静電加速器の開発を行っている。まず、アンペア級負イオンのMeV級加速実証を行うために、出力1MV、1Aの世界最大出力のコッククロフトウォルトン高圧発生器で構成されるMeV級イオン源試験装置(MTF)を建設し、MeV級試験体を用いて水素負イオンの加速実験を開始した。MeV級試験体は負イオン生成部と5段の静電加速部から構成され、これまでに700keVで加速電流230mA、1秒のビーム加速に成功した。また、負イオンビーム光学については3段の加速器を用いて詳細に調べ、ビーム発散角5mrad以下の極めて集束性の良いビームを350keVの高エネルギーで得た。加速電極の熱負荷についても、許容値内に充分に低減できることを明らかにした。

論文

Experimental results on ITER-NBI concept source

宮本 直樹*; 小栗 英知; 奥村 義和; 井上 多加志; 藤原 幸雄; 宮本 賢治; 永瀬 昭仁*; 小原 祥裕; 渡邊 和弘

AIP Conference Proceedings 380, p.300 - 308, 1996/00

負イオン中性粒子入射装置(N-NBI)において負イオンビームを効率よく高エネルギーに加速するためには、加速部のガス圧を下げることによって負イオンの剥離損失を抑えなければならない。ITER-NBIでは、0.3Pa以下という低い運転ガス圧で20mA/cm$$^{2}$$以上の高い重水素負イオン電流密度が要求されている。そのため低ガス圧でも高密度の負イオンビームを生成できる、ITER-NBI用負イオン源を開発し実験を行った。その結果0.2Paという非常に低い運転ガス圧で30mA/cm$$^{2}$$の水素負イオンビームが得られた。これは水素と重水素の同位体効果を考慮しても、ITER-NBIの設計目標値を十分満足する結果である。

論文

Design and R&D of high power negative ion source/accelerator for ITER NBI

井上 多加志; 奥村 義和; 藤原 幸雄; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 宮本 直樹*; 渡邊 和弘; B.Heinemann*; 谷井 正博*

Fusion Technology 1996, 1, p.701 - 704, 1996/00

ITER用中性粒子入射装置(NBI)では、単機容量1MeV、40Aの重水素負イオンビームを1000秒以上にわたって発生する高出力負イオン源と加速器が必要とされる。原研ではITER用NBIの要ともいえる、このイオン源と加速器の設計および開発研究を、ITER EDAの枠組みの中で行ってきた。イオン源の設計においては、炉環境でも十分な性能を発揮できるように構造・材料を吟味し、また保守時には人の近接保守とマニピュレーターによる遠隔保守を併用しうる構造を提案している。ITER NBIを実現する上で最重要R&D項目は1MeV加速器の開発である。これまでに805keV、0.15A(加速電源電流)のH$$^{-}$$ビーム加速に成功しており、さらに大電流のビームを加速するために、ビーム光学最適化を進めた結果、極めて収束性の良いH$$^{-}$$ビームが得られる運転領域を見出した。また負イオンのはくり損失特性を検討し、電子加速による効率低下が起きにくいとの見通しを得た。

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