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論文

Efficient production of a collimated MeV proton beam from a Polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.053104_1 - 053104_10, 2008/05

 被引用回数:40 パーセンタイル:84.02(Physics, Fluids & Plasmas)

超高強度フェムト秒レーザーを7.5, 12.5, and 25$$mu$$m厚のポリイミドターゲットに照射することにより、最高エネルギー4MeVの高フラックスプロトンビームを発生した。レーザーのエネルギーは1.7Jパルス幅34fs強度は3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$であった。Amplified spontaneous emissionの強度(コントラスト)はメインパルスの4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーからプロトンへのエネルギーの変換効率は、3%に達し、ナノメートル厚の超薄型ターゲットとコントラストが極低いレーザー($$sim$$10$$^{-10}$$)を使って得られた既存の結果とほぼ同じか、それよりも良い結果を得た。

論文

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて

高村 秀一*; 門 信一郎*; 藤井 隆*; 藤山 寛*; 高部 英明*; 足立 和郎*; 森宮 脩*; 藤森 直治*; 渡辺 隆行*; 林 泰明*; et al.

カラー図解,プラズマエネルギーのすべて, P. 164, 2007/03

核融合並びにプラズマに興味を持ってもらい、またその有用性,将来性を広く理解してもらうための一般向け解説書として、プラズマ・核融合学会の企画(日本実業出版社から出版予定)に共同執筆で出版するものである。読者の対象範囲は、理科に興味を持つ高校生,大学生・一般社会人,ある種のプラズマに仕事で関連している人で、他分野からのヒントを求める人など、広い層に読んでもらえることを想定している。(目次:はじめに/プラズマってなんだ?/プラズマ技術のひろがり/実験室の超先端プラズマ/核融合プラズマエネルギーとは?/プラズマエネルギーへの道/核融合プラズマエネルギー発電所を目指して/プラズマエネルギーと未来社会)

論文

Low-density tin targets for efficient extreme ultraviolet light emission from laser-produced plasmas

奥野 智晴*; 藤岡 慎介*; 西村 博明*; Tao, Y.*; 長井 圭治*; Gu, Q.*; 上田 修義*; 安藤 強史*; 西原 功修*; 乗松 孝好*; et al.

Applied Physics Letters, 88(16), p.161501_1 - 161501_3, 2006/04

 被引用回数:63 パーセンタイル:88.67(Physics, Applied)

レーザー生成プラズマからのEUV光の発生効率に対する初期密度の影響について実験的及び理論的に解析した。Sn密度が固体の7%の低密度フォームターゲットを波長1$$mu$$mのYAGレーザーで照射する条件で、波長13.5nm, 2%帯域への変換効率が、固体ターゲットの場合の1.7倍(2.2%)まで向上することがわかった。効率の改善の理由は、ターゲットのマイクロストラクチャの効果及び、低密度化による膨張ダイナミックスの変化やオパシティの減少の効果,それによる発光スペクトルの狭窄化によると考えられる。

論文

Opacity effect on extreme ultraviolet radiation from laser-produced tin plasmas

藤岡 慎介*; 西村 博明*; 西原 功修*; 佐々木 明; 砂原 淳*; 奥野 智晴*; 上田 修義*; 安藤 強史*; Tao, Y.*; 島田 義則*; et al.

Physical Review Letters, 95(23), p.235004_1 - 235004_4, 2005/12

 被引用回数:135 パーセンタイル:95.53(Physics, Multidisciplinary)

レーザー生成スズプラズマからの極端紫外(EUV)発光へのオパシティの効果を実験的に解析した。X線放射によって電子温度30-40eVの均一なスズプラズマを生成することにより、EUV波長域(10-20nm)におけるオパシティを初めて測定した。測定されたオパシティは理論計算とほぼ一致した。理論計算で求めたオパシティを用いた輻射流体シミュレーションと実験の比較の結果は、EUV光源としての効率を高めるためには、13.5nm領域でプラズマの光学的厚みが1程度以上になることが必要だが、反面オパシティが大きすぎると吸収の効果によって効率が低下することを示し、オパシティの制御が重要なことを示す。

論文

Characterization of extreme ultraviolet emission from laser-produced spherical tin plasma generated with multiple laser beams

島田 義則*; 西村 博明*; 中井 光男*; 橋本 和久*; 山浦 道照*; Tao, Y.*; 重森 啓介*; 奥野 智晴*; 西原 功修*; 河村 徹*; et al.

Applied Physics Letters, 86(5), p.051501_1 - 051501_3, 2005/01

 被引用回数:110 パーセンタイル:94.83(Physics, Applied)

EUV光源として用いられるSnプラズマの基本的な輻射流体力学的な特性を明らかにするために、阪大レーザー研の激光XII号レーザーで球状のSnターゲットを照射し、生成したプラズマからのEUV光のスペクトル,発光強度分布,波長13.5nm領域の2%帯域中の発光強度とその時間変化,変換効率の測定を行った。照射強度5$$times$$10$$^{10}$$W/cm$$^{2}$$において最大効率3%が得られた。変換効率のレーザー強度依存性を等温膨張プラズマを仮定した理論モデルと比較した。

論文

Spatial coherence measurement of the 13.9nm Ni-like Ag soft X-ray laser pumped by a 1.5ps, 20J laser

Tang, H.; 大道 博行; 岸本 牧; 助川 鋼太*; Tai, R.; Mesesson, S.*; 田中 桃子; Lu, P.; 河内 哲哉; 永島 圭介; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 42(2A), p.443 - 448, 2003/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:51.71(Physics, Applied)

本論文では、過渡衝突励起方式のニッケル様Ag X線レーザーの空間コヒーレンスを報告する。X線レーザー励起のために、波長1.053$$mu$$mの1psレーザーパルスが銀のターゲットを照射すると、波長13.9nmニッケル様Ag軟X射線レーザーが発生する。X線レーザービームが、銀ターゲットから距離1mに取り付けたスリット-アレイに伝播すると、出力のX線回折パターンが、X線CCDに記録される。この回折パターンに基づく、ターゲットから距離1mの位置における、X線レーザーの空間コヒーレンスが計算された。このX線ビームのコヒーレンス分布特性も評価された。

論文

Time and space-resolved measurement of a gas-puff laser-plasma X-ray source

鈴木 将之; 大道 博行; Choi, I. W.*; Yu, W.*; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; Fiedorowicz, H.*

Physics of Plasmas, 10(1), p.227 - 233, 2003/01

 被引用回数:13 パーセンタイル:41.38(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,三次元立体微細加工,タンパク質の構造解析などに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことから今回ガス中を伝播するレーザーパルス光の相互作用を理解するためにレーザー光の吸収率測定を行った。それと同時にX線の発生時間の測定を行った。またレーザー光の伝搬の様子をスリットカメラにストリークカメラを用いて測定を行った。その結果ガス中に照射されたレーザーは、ブレークダウンを起こして電子-イオンの衝突を繰り返すという逆制動放射によってプラズマ加熱されていることがわかった。ガス中における吸収率からネオンを用いたとき17%,アルゴンのとき12%,クリプトンのとき38%,キセノンのとき91%と言う結果より原子番号依存性があることがわかった。また、時間分解空間分解測定の結果からガス中を伝搬していくレーザー光はガスの拡がりが狭いとフォーカス位置を中心にプラズマが拡がっていくが、ガスの拡がりが広いときはガス中をレーザー光がプラズマを作りながら進んでいくことがわかった。

論文

Study on a high brightness X-ray source from a laser produced plasma

鈴木 将之; 山神 晋; 長井 圭治*; 乗松 孝好*; 三間 圀興*; 村上 陽一*; 中山 斌義*; Yu, W.*; Fiedorowicz, H.*; Choi, I. W.*; et al.

Proceedings of 2nd International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2001), p.1252 - 1255, 2001/00

レーザープラズマX線源は、縮小転写型の(EUV)リソグラフィー,X線顕微鏡,LIGAプロセスなどに応用が可能である。レーザープラズマX線源をこれらに応用するためには、発生するX線の特性評価を行う必要がある。このことからわれわれのグループでは、デブリフリーでかつ高密度状態を維持することが可能なダブルノズルガスパフターゲットを用いたときのX線放射の特性評価を行った。アルゴン,クリプトン,キセノンをターゲットに用いたときの8-20nmのX線は、斜入射型回折分光器(1200 grooves/mm)を用いて分光した像を背面照射型のCCDカメラを用いて結像を行った。また、0.3-0.4nmにおける波長域の硬X線は、ADP結晶を用いて波長分解を行った。結果、8-20nmの波長域では、固体ターゲットを用いたときと同程度のX線放射が得られた。また0.3-0.4nmの波長域では、アルゴンのK$$alpha$$線からのX線放射がみられた。このことから、ガスターゲットを用いたときでも高輝度な硬X線の発生が見られることがわかった。

報告書

「常陽」制御棒駆動機構上部案内管の線量当量率測定と評価

茶谷 恵治; 北村 高一; 飯沢 克幸; 枡井 智彦*; 長井 秋則; 鈴木 惣十; 金城 勝哉

PNC TN9410 92-186, 63 Pages, 1992/06

PNC-TN9410-92-186.pdf:1.64MB

大型炉設計での研究課題の1つでる炉心上部機構引抜き用キャスクの遮蔽厚の検討に反映させることを目的として,第9回定期検査時に交換した「常陽」制御棒駆動機構の上部案内管(UGT)の線量当量率の測定とUGT洗浄廃液の核種分析を行った。これにより,下記に示す測定評価結果が得られた。(1)UGTのナトリウム洗浄前後の線量当量率分布は,UGT下部(炉心中心側)からナトリウム接液面にかけて同じ軸方向減衰傾向を示し,放射性腐食生成物(CP)の全線量当量への寄与は無視できる。(2)UGTの内部構造を考慮して評価した線量当量率の相対分布は,UGT下部からナトリウム接液面までの距離で約4桁の減衰を示す。相対分布は,MK-I性能試験時に測定された核分裂計数管(235U)による中性子分布の相対分布とステライト肉盛された箇所を除いて良く一致する。(3)線量当量率測定値から算出した減衰率と2次元輸送計算コード"DOT3.5"により算出した全中性子束の減衰率は,約4桁の減衰に対してファクター3以内で一致し,"DOT3.5"により測定値を再現できることを確認した。(4)UGT洗浄廃液の核種分析結果と洗浄廃液量から推定した付着CP量は,180MBqであり,60Coが92%を占める。この結果は,高速炉CP挙動解析ード"PSYCHE"による予測値とファクター2以内で一致する。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料(PPJX13)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

山内 勘; 桑島 幸雄; 滑川 卓志; 乾 俊彦; 近藤 優; 谷 安保; 薄井 啓二; 長井 修一朗

PNC TN9410 85-138, 109 Pages, 1985/03

PNC-TN9410-85-138.pdf:7.0MB

高速実験炉「常陽」MK-I炉心燃料PPJX13は、「常陽」50MW出力上昇試験より75MW第6サイクルまで炉心中心(000)で照射された後、昭和57年5月28日に炉外へ取出された。集合体の平均燃焼度は、約40,000MWD/MTMである。集合体内より5本の燃料ピンを選択し照射後試験を実施して燃料の照射挙動を把握し高速炉燃料の健全性及び燃料の設計の妥当性を確認した。照射後試験は、金相試験(燃料組織観察、被覆管組織観察)、被覆管硬さ測定、被覆管密度測定及び燃焼率測定を実施した。測定の結果は、次の通りである。(1)燃料組織では、約250$$mu$$m$$phi$$の中心空孔及び柱状晶領域が観察されその外側にはガスバブル領域、高密度化領域が形成されている。(2)燃料―被覆管ギャップ巾は、照射前の200$$mu$$mに対し20$$mu$$m$$sim$$89$$mu$$mであり、20$$mu$$mで一定となる傾向が認められた。燃料―被覆管化学的相互作用(FCCI)が認められ最大で約13$$mu$$mであった。(3)被覆管組織は、照射温度の高い側(ピン上部)で粒界及び双晶領域へ炭化物析出が多く認められた。被覆管硬さは、照射温度の低い側(ピン下部)で最も大きい値を示している。(4)被覆管密度変化は、S材・K材には認められないがR材に最大1.10%の密度変イヒが認められ被覆管スエリングが観察された。(5)燃焼率は、集合体内中心位置ピンの軸方向燃料部中心位置で、5.22atom%でありまた、ピンの軸方向燃焼率分布は実測値と計算値が一致している。

口頭

ポリイミドターゲットからの高強度フェムト秒レーザー駆動高フラックスMeV級陽子線

西内 満美子; 大道 博行; 余語 覚文; 織茂 聡; 小倉 浩一; Ma, J.-L.; 匂坂 明人; 森 道昭; Pirozhkov, A. S.; 桐山 博光; et al.

no journal, , 

50TW級高強度短パルスTi:Sapレーザーと厚さ7.5$$mu$$m, 12.5$$mu$$m, 25$$mu$$mの透明なポリイミド[(C16H6O4N2)n]ターゲットとの相互作用により、最高エネルギー4MeVの高フラックスな陽子線の発生を行った。エネルギー1.7J,パルス幅35fsのTi:Sapレーザー光をターゲット上に3$$times$$10$$^{19}$$Wcm$$^{-2}$$の強度で集光した。レーザーのメインパルス近傍でのメインパルスとバックグラウンドのコントラスト比は4$$times$$10$$^{-8}$$であった。レーザーから得られた陽子線へのエネルギー変換効率は$$sim$$3%に達した。この変換効率の値は、同レベルのレーザー($$sim$$数J級)を用い、ナノメートルの厚さの超薄膜ターゲットを用いて行った他の研究結果を超える値である。本報告では、超短パルスレーザのコントラスト比,ターゲットの厚さ,レーザーフォーカス条件に対するレーザーから陽子線への変換効率と最大エネルギーの依存性を示し、それぞれの最大化に向けた研究の方向を議論する。

口頭

マイクロカプセル作製技術の磁粉探傷試験への応用

伊東 富由美; 西村 昭彦; 乗松 孝好*; 長井 圭治*

no journal, , 

核融合エネルギーは地球温暖化・化石燃料問題等を解決する手段のひとつであり、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターでは慣性核融合反応と呼ばれる研究が進められてきた。一方、核融合反応を起こすために燃料ターゲットとレーザーの制御は極めて重要であり精度向上の研究も並行に進められてきた。以前、発表者は燃料ターゲット開発に携わっており、この成果を応用することで保全学に貢献することが可能となる。本報告ではこの応用方法について述べる。

口頭

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,2-2; 光ファイバの耐放射線性

伊藤 主税; 内藤 裕之; 伊東 秀明; 今泉 和幸; 長井 秋則; 伊藤 敬輔; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 杉山 僚; et al.

no journal, , 

福島第一原子力発電所の燃料デブリの取出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な検査技術として、ファイバスコープによる観察技術とレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)による元素分析技術を組合せた新型光ファイバプローブを開発している。10$$^{4}$$Gy/h以上の高線量環境下で1日間以上連続使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基(OH基)を1,000ppm添加することにより耐放射線性を向上させた溶融石英光ファイバを試作して、$$gamma$$線照射試験によりその耐放射線性能を確認し、積算$$gamma$$線量100万Gyまで観察及びLIBS分光が行える見通しを得た。今後は、実機仕様の光ファイバを製作して$$gamma$$線環境下での観察・分光試験を行い、観察用波長域を決定するとともに、赤外線分光による照射下での元素分析を実証する予定である。

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