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論文

Design of neutron beamline for fundamental physics at J-PARC BL05

三島 賢二*; 猪野 隆*; 酒井 健二; 篠原 武尚; 広田 克也*; 池田 一昭*; 佐藤 広海*; 大竹 淑恵*; 大森 整*; 武藤 豪*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600, p.342 - 345, 2009/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:18.39(Instruments & Instrumentation)

J-PARC、物質$$cdot$$生命科学実験施設(MLF)のBL05ポートに基礎物理実験のための新しいビームラインを建設している。このビームラインは中性子光学の高度な技術を駆使して設計されており、NOP(Neutron Optics and Physics)と名づけられている。中性子モデレータから供給される中性子ビームは、マルチチャンネルのスーパーミラーで曲げられ、低発散, 高強度, 高偏極という3本の特徴あるビームブランチに分岐された後、実験エリアに引き出され、中性子干渉, 散乱, 崩壊という基礎物理実験に各々利用される。本研究では、モンテカルロシミュレーションコードである"PHITS"を使って中性子光学素子構成及び遮蔽設計の最適化を実施し、低発散ブランチで$$9.2 times 10^5/$$cm$$^2/mu$$str$$/$$s$$/$$MW、高強度ブランチで$$1.2 times 10^9/$$cm$$^2/$$s$$/$$MW、高偏極ブランチではビーム偏極率99.8%を保った状態で$$4.0 times 10^8/$$cm$$^2/$$s$$/$$MWのビーム強度を得ることができるという評価結果を得た。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the Large Helical Device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 武藤 敬*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Nuclear Fusion, 47(10), p.S668 - S676, 2007/10

 被引用回数:31 パーセンタイル:20.71(Physics, Fluids & Plasmas)

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上に加え、革新的な運転シナリオの発見により、無電流ヘリオトロンプラズマの性能を改善することに成功した。その結果、特に、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、5$$times$$10$$^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。4.5%の体積平均ベータ値や、54分間の放電時間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均入力パワー: 490kW)を達成することにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

論文

Extended steady-state and high-beta regimes of net-current free heliotron plasmas in the large helical device

本島 修*; 山田 弘司*; 小森 彰夫*; 大藪 修義*; 金子 修*; 川端 一男*; 三戸 利行*; 武藤 敬*; 居田 克巳*; 今川 信作*; et al.

Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 12 Pages, 2007/03

大型ヘリカル装置(LHD)では、加熱パワーの増大及び粒子の排気/供給能力の向上と併せ、無電流ヘリオトロンプラズマの革新的な運転シナリオの開発を行った。その結果、高密度,長時間運転,高ベータに関して運転領域を拡大することに成功した。LHDにおける多様な研究の結果、無電流ヘリオトロンプラズマの特長が明らかになった。特に、ローカルアイランドダイバータによる排気とペレット入射によるプラズマ中心部への粒子供給を組合せることにより内部拡散障壁(IDB)を形成し、$$5times10^{20}$$m$$^{-3}$$という超高密度のプラズマが得られた。この結果は魅力的な超高密度核融合炉へ道を開くものである。また、4.5%の体積平均ベータ値や、54分間(総入力エネルギー: 1.6GJ,平均パワー: 490kW)の放電維持時間を得ることにも成功した。本論文では、IDB,高ベータプラズマ,長時間運転に関する最近2年間の成果を概括する。

報告書

大強度陽子加速器施設(J-PARC)3GeV陽子ビーム輸送施設(3NBT)技術設計書

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 原田 正英; 藤森 寛*; 金子 直勝*; 武藤 豪*; 小野 武博*; et al.

JAERI-Tech 2004-020, 332 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-020.pdf:17.93MB

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同で建設する大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、中性子ビーム及びミューオンビームを用いて、おもに物質科学,生命科学の研究が繰り広げられる物質・生命科学実験施設が建設される。この実験施設では、3GeVシンクロトロンで加速された大強度陽子ビームにより、中性子,ミューオンを生成する。3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設までの陽子ビームを効率よく輸送し、中性子生成標的,ミューオン標的へ的確にビーム照射を行う陽子ビーム輸送施設(3NBT)の設計全体をまとめる。

報告書

大強度陽子加速器計画物質・生命科学実験施設内の陽子ビームライントンネル技術課題の検討

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 原田 正英; 三宅 康博*; 春日井 好己; 武藤 豪*; 藤森 寛*; 小野 武博; 池田 裕二郎

JAERI-Tech 2001-075, 168 Pages, 2001/12

JAERI-Tech-2001-075.pdf:12.78MB

大強度陽子加速器計画の中で重要な施設である物質・生命科学実験施設に共存するミュオンターゲットと核破砕中性子源の設計では、いかに上流に置かれるミュオン標的で生ずるビームロスによる影響を低減できるかが課題である。本レポートは、1年間かけて検討してきた技術課題の定量評価とその対応の仕方について得られた結果をまとめたものである。

論文

A Study on 3-GeV proton beam transport line for JSNS

明午 伸一郎; 原田 正英; 今野 力; 池田 裕二郎; 渡辺 昇; 坂元 眞一*; 武藤 豪*; 三宅 康宏*; 西山 樟生*; 下村 浩一郎*; et al.

JAERI-Conf 2001-002, p.314 - 324, 2001/03

原研・KEK大強度加速器統合計画における中性子散乱実験値施設における3GeV陽子ビーム輸送ラインについて検討を行った。これらのターゲットの配置案では、一つのビームを有効的に共有できる「串刺しターゲット」になっている。3GeV陽子ビームは、中間子実験用の炭素標的を通過した後に水素ターゲットに入射する。ビームオプティクス及びピームスピルの計算は、TRANSPORT及びDECAY-TURTLEコードを用いて行った。TRANSPORTコードを用いて、ビームライン構造について検討を行い、全長70mの候補とするビームラインを得た。さらにDECAY-TURTLEを用いて、上記のビームラインにおける、ビーム形状及びビームスピルの計算を行った。この結果ビームスピルは目標とする10%以下にできることがわかった。また、中性子ターゲットにおけるビーム形状も目標とする横13cm,縦5cmの一様にできることがわかった。

論文

偏極不安定核ビームの生成

大坪 隆*; 大矢 進*; 後藤 淳*; 出淵 善智*; 武藤 豪*; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明

JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.206 - 207, 1999/10

偏極した不安定核はそれ自身の電磁気モーメントの決定のみならず、物質中の不純物効果の研究等に有用である。本研究では、微小角度で入射した不安定核のイオンが表面との相互作用により偏極させ、核磁気共鳴法により偏極度を求める方法を試みている。TIARAオンライン同位体分離器で$$^{36}$$Ar+Mo反応で生成する$$^{124}$$Cs(半減期31秒)の偏極をこれまで行ってきたが、より大きな偏極度を得るべく今回は$$^{12}$$C+$$^{12}$$C反応で生成する$$^{21}$$Na(22秒)について試みた。得られた偏極度は(0.32$$pm$$0.23)%に止まり、$$^{124}$$Csの偏極度(0.23$$pm$$0.13)%より大きな値は得られなかった。原因は検討中である。

論文

Polarized beam of unstable nuclei via ion beam surface interaction at grazing incidence

大坪 隆*; 大矢 進*; 堀 一隆*; 木村 浩之*; 谷内田 聡*; 後藤 淳*; 出淵 崇志*; 武藤 豪*; 長 明彦; 小泉 光生; et al.

Hyperfine Interactions, 120-121(1-4), p.695 - 699, 1999/00

偏極した不安定核ビームは電磁気モーメントの観測による原子核構造研究のみならず、物質中の稀薄な不純物の効果などの研究に有用である。この目的の不安定核ビームの生成法として微小角度入射したイオンビームの表面相互作用法を研究した。TIARAのオンライン同位体分離器を用いて$$^{36}$$ArビームとMoターゲットとの反応で生成した$$^{124}$$Cs(半減期:31秒)の一価イオンを60keVに加速し、Si結晶表面と相互作用させてから、KBr結晶に注入した。$$beta$$線を検出する核磁気共鳴法により、0.22$$pm$$0.13%という偏極度を得た。安定な軽い核で得られている偏極度に比べて小さい原因として、イオンの速度が影響していると考えられる。

論文

Moessbauer spectroscopy of $$^{133}$$Cs following the decay of $$^{133}$$Xe atoms implanted in metals

村松 久和*; 石井 寛子*; 田中 栄司*; 三沢 雅志*; 伊東 誉*; 三浦 太一*; 武藤 豪*; 小泉 光生; 長 明彦; 関根 俊明; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(2), p.251 - 255, 1999/00

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

金属中の$$^{133}$$Cs不純物原子についてアイソマーシフトの振る舞いを調べた。TIARAのオンライン同位体分離器を用いて、各種金属に$$^{133}$$Xeをイオン注入し、液体ヘリウム温度でメスバウアスペクトルを測定した。スペクトルを多成分解析して、金属原子と置換した位置にある$$^{133}$$Cs原子のアイソマーシフトを求めた。アイソマーシフトとホスト金属の電子構造の間に相関が見られ、ホスト金属の伝導電子密度がアイソマーシフトに大きな影響を及ぼすと結論した。

論文

Calibration and interpretation of Moessbauer isomer shift of the 81-keV transition in $$^{133}$$Cs

村松 久和*; 田中 栄司*; 石井 寛子*; 伊東 誉*; 三沢 雅志*; 三浦 太一*; 藤田 雄三*; 小俣 和夫*; 武藤 豪*; 小泉 光生; et al.

Physical Review B, 58(17), p.11313 - 11321, 1998/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.88(Materials Science, Multidisciplinary)

$$^{133}$$Csの81keV遷移のメスバウア効果に関して、同異体シフトの校正定数(核位置での電子密度に対する比例係数で、遷移前後の原子核半径の変化率)は、これまで核位置での電子密度に理論値を用いたため信頼性に乏しいものであった。本研究では内部転換電子強度の測定から実験的に核位置での電子密度を求め、校正定数を決定した。$$^{133}$$Xeを同位体分離器により各種金属箔にイオン注入し、液体ヘリウム温度でメスバウアスペクトルを測定した。同じ試料について空芯$$beta$$線スペクトルメータで内部転換電子スペクトルを測定した。その結果、校正定数として+(1.5$$pm$$0.5)$$times$$10$$^{-4}$$を得た。この結果をもとに、高融点金属中にイオン注入された$$^{133}$$Cs原子の非常に大きな同異体シフトを5p電子の6s電子に対する遮蔽効果を考慮して解釈した。

口頭

J-PARC/MLFの中性子実験装置ソフトウェア開発

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; 青柳 哲雄; 大原 高志; 大友 季哉*; 安 芳次*; 鈴木 次郎*; 森嶋 隆裕*; et al.

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)では2008年5月より中性子散乱実験装置のコミッショニングが始まり、同時にデータ集積ソフトウェアや解析ソフトウェアのコミッショニングも進められている。実験ユーザーはこれらのソフトウェアをわれわれが開発したソフトウェアフレームワークを通して利用する。ソフトウェアフレームワークはオブジェクト指向型スクリプト言語であるPythonをベースに開発され、実験制御やデータ解析を行うさまざまなソフトウェアモジュールを組み込むことにより、測定から解析,可視化までをシームレスに行うことが可能なシステムとなっている。本発表ではこのソフトウェアの製作過程と現在の状況について報告する。

口頭

J-PARC BL05中性子光学・基礎物理実験装置の現状

酒井 健二; 武藤 豪*; 猪野 隆*; 吉岡 瑞樹*; 三島 賢二*; 竹谷 薫*; 清水 裕彦*

no journal, , 

われわれは、低エネルギー中性子を用いた基礎物理探索を目的とし、J-PARC/物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子ビームライン05(BL05)に、「中性子光学と基礎物理(NOP)」ビームラインを建設した。BL05では、中性子の「崩壊」,「散乱」,「干渉」という3つの物理量測定を行うために、高偏極,大強度,低発散という異なる特徴を持つ3本のビームブランチを、中性子光学素子(中性子ミラー,ベンダー,磁石など)を駆使して構築している。BL05の本格的な設計・建設は2007年度から始まり、2008年12月には、最初の中性子TOFスペクトル測定に成功した。現在は、各ブランチのビーム特性試験と物理実験に向けた準備を進めている。本報告では、BL05の設計・建設とビーム特性試験状況について報告する。

口頭

MLF計算環境ソフトウェアフレームワークの現状と今後の計画

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; Harjo, S.; 新井 正敏; 大原 高志; 中川 洋; 青柳 哲雄; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

平成18年度から20年度にかけてJ-PARC/MLF設置の中性子/ミュオン実験装置の基盤ソフトウェアとなるMLF計算環境ソフトウェアフレームワークを開発した。本ソフトウェアフレームワークは現在4次元空間中性子探査装置(BL01)、茨城県生命物質構造解析装置(BL03)、冷中性子ディスクチョッパー型分光器(BL14)、工学材料回折装置(BL19)、高強度汎用全散乱装置(BL21)の5台の実験装置で使用されている。現状のソフトウェアフレームワークには、実験制御、データ解析・可視化、認証の各機能が実装されている。また、今年度から新たにデータベース機能をソフトウェアフレームワークへ実装するための開発が開始する予定である。本発表では、MLF計算環境ソフトウェアフレームワークに現在実装されている各機能と2009年度から実装される機能についての詳細を述べる。

口頭

J-PARC/MLFの実験装置計算環境の現状

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; Harjo, S.; 大原 高志; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 武藤 豪*; 安 芳次*; et al.

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)、物質・生命科学実験施設(MLF)では2008年5月に中性子、9月にミュオンの発生に成功し、12月からユーザーへの供用が始まった。陽子ビームパワーは供用開始時の4.3kWから120kWに増強され、稼働実験装置も8台から14台になり、新たな実験装置の建設も今年度から開始している。現在、各装置において多数のユーザーが実験を開始し、データを取得し始めている。また、上に述べたような施設の性能向上や各実験装置の改良・増設もあり、計算環境に求められる要求も徐々に増大しつつある。今年度われわれはMLF計算環境検討会議のもと、ソフトウェア開発情報共有のためのプロジェクト管理サーバー構築,高速データ処理環境の検討,基幹ネットワークのギガビットイーサ化,実験に用いる試料の申請から持ち出しまでの試料の管理を行う試料管理データベースの構築,実験データベースの導入を実施してきた。本発表では、J-PARC/MLFの実験装置計算環境の整備状況の詳細と今後の予定についての報告を行う。

口頭

Present status of the computing environment for the experimental instruments in J-PARC/MLF

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 大原 高志; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 武藤 豪*; 小嶋 健児*; 川北 至信

no journal, , 

The first neutron was produced on May 2008, the first muon was extracted on September 2008 and the operation for the first user program started on December 2008 in J-PARC/MLF. The beam power of proton are increasing from 4.3kW to 120kW and the number of the experimental instruments are increasing from 8 to 14. Many users started the experiments in each instrument and measured the data. Under these situations, we have equipped several systems in the MLF computing environment, (1) the software development management server, (2) the prototype of the distributed data processing system, (3) the prototype of the experimental metadata and sample management system with database, (4) the MLF common storage. In this presentation, we will report the present status of the MLF computing environment and the detail of these systems and future upgrade.

口頭

MLF計算環境の現状

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 大原 高志; 川北 至信; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 武藤 豪*; 小嶋 健児*

no journal, , 

平成22年度、MLF計算環境は、(1)ソフトウェアフレームワーク"IROHA"のデータベース対応,(2)自動測定ソフトウェア"Experiment Scheduler",(3)MLF内でのオフラインデータ解析環境,(4)IROHAが対応する試料環境制御機器の拡充、の整備を開始した。(1)の開発により測定やデータ解析のさまざまな情報がデータベースに取り込まれ、測定データと合わせてデータ管理される。(2)については、ISISの研究者と共同で開発を行い、最終的に測定と解析を自動実行可能にするソフトウェアを目指して開発を行っている。(3)では、オフライン解析用データストレージとデータ解析端末を整備し、MLF内でユーザーが利用しやすいデータ解析環境を構築する。(4)では、今年度新しく建設される装置のソフトウェア開発によりIROHAが対応する試料環境機器が拡充される予定である。発表ではこれらの整備状況の詳細と現状について述べる。

口頭

J-PARC/MLF計算環境ソフトウェアフレームワークIROHAの現状

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 大原 高志; 川北 至信; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 武藤 豪*; 小嶋 健児*; Clarke, M.*

no journal, , 

J-PARC/MLF計算環境標準のソフトウェアフレームワーク"IROHA"は今年度、(1)実験メタデータのデータベース管理,(2)自動実験ソフトウェア"Experiment Scheduler",(3)TRIGNETの導入によるデジタル/アナログ信号の汎用イベントデータ収集、の3項目を整備中である。(1)は、MLFで実現しつつある多次元データ解析に必要なデータベースの整備であり、これにより複数の実時間測定データを組合せたさまざまな切り口の実験が可能になる。(2)は、ISISの研究者と共同で開発を行い、IROHA上で動作することにより、機器制御,データ集積,データ解析を同時並行的に一つのユーザーインターフェースから実行可能にするソフトウェアを目指して開発を行っている。(3)については外場変化をTRIGNETでイベントデータ化する。このイベントデータに付与される時刻は中性子及びTOFトリガと同期を取ることが可能である。また、TRIGNETはMLF標準データ収集ソフトウェアであるDAQミドルウェアで制御可能であるので、ただちにデータ集積システムに組み込むことが可能である。発表ではこれらの項目の現状と、平成23年度整備を予定しているリモートデータ解析環境について述べる。

口頭

Polarised neutron spectrometer, POLANO, at J-PARC attempts at understanding novel magnetism

大山 研司*; 横尾 哲也*; 伊藤 晋一*; 鈴木 純一*; 岩佐 和晃*; 佐藤 卓*; 吉良 弘*; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 奥 隆之; et al.

no journal, , 

We aim at constructing a polarisation analysis neutron spectrometer at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) based on a collaboration of KEK and Tohoku Univ. The proposed instrument, named POLANO, is designed as a compact chopper spectrometer with a rotary detector bank ($$L_{1}$$ = 17.5 m, $$L_{2}$$ = 2.5 m). At the first phase of the project, we will concentrate the $$E_{i} < $$ 30 meV region using a fan type bender supermirror spin analyser because rich scientific targets in basic and application materials science exist in this region. In the second phase, we will try to install a $$^{3}$$He spin filter analyser for the $$E_{f} >$$ 100 meV region. This project passed in the final board of J-PARC on SEP-2011, and the construction has been authorized already.

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