Reliability of J-PARC accelerator system over the past decade

山本 風海; 長谷川 和男; 金正 倫計; 小栗 英知; 林 直樹; 山崎 良雄; 内藤 富士雄*; 吉井 正人*; 外山 毅*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011016_1 - 011016_7, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011016

J-PARC施設は量子ビームを用いた様々な科学実験を行うために建設された。施設はリニアック, 3GeVシンクロトロン(RCS),主リング(MR)の3つの加速器とRCSおよびMRからビームを受ける実験施設群で構成される。J-PARCは、物質生命科学実験施設(MLF)において中性子を用いたユーザー利用運転を2008年12月より開始し、東日本大震災やハドロン実験施設における放射能の管理区域外へのリーク、中性子ターゲットの破損などによる比較的長期の中断を挟みながらも現在まで10年以上運転を継続してきた。これまでの加速器の運転統計データから、特に大きなトラブルが無ければ、MLFの運転稼働率は90%程度、MRがビームを供給するハドロン実験およびニュートリノ実験は85%程度の稼働率が確保できていることを確認した。また、近年ではイオン源の寿命が延びたことでその保守日数が低減され、その分運転日数に余裕を持つことができるようになった。そのため、トラブル発生時にその予備日を運転に回すことができ、稼働率はさらに改善している。運転中の停止頻度も、2018年夏にリニアックのビームロスモニタの設定を見直すことで劇的に低減することができた。

Current status of R&D activities and future plan and role of JAEA's two generic URLs

小出 馨; 大澤 英昭; 伊藤 洋昭; 棚井 憲治; 仙波 毅; 内藤 守正; 杉原 弘造; 宮本 陽一

Annual Waste Management Symposium (WM 2015), Vol.5, p.3631 - 3645, 2015/00

原子力機構は高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を進めており、その一環として日本の多種多様な地質環境に対応するため、深地層の研究施設計画として超深地層研究所計画(瑞浪)と幌延深地層研究計画を立ち上げた。瑞浪では結晶質岩を対象に深地層の科学的研究を実施している。一方、幌延では堆積岩を対象に深地層の科学的研究と地層処分研究開発を実施している。両プロジェクトとも、計画を「地上からの調査研究段階(第1段階)」「坑道堀削時の調査研究段階(第2段階)」「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて進めている。現在、研究坑道の堀削工事は、瑞浪では深度500mまで、また、幌延では深度350mまで終了している。今後、両プロジェクトでは、地質環境の長期変遷に関する研究を含む第3段階の研究を進めるとともに、深地層の研究施設を地層処分分野の研究者・技術者の育成、国民との相互理解促進、国際協力の場として活用していく。

内視鏡画像における組織形状計測システムの開発と基礎検証

岡 潔; 関 健史*; 内藤 岳人*; 渡邉 真也*; 若林 貴夫*; 長縄 明大*; 乾 和郎*; 芳野 純治*

日本画像医学雑誌, 28(1), p.12 - 24, 2010/05

http://ci.nii.ac.jp/naid/10026384689

これまでに開発してきた「胎児外科治療用レーザー鉗子型内視鏡」に搭載した距離計測機能に着目し、従来使用されている上部消化器内視鏡との組合せにより、胃内の病変部の形状計測を行うことを提案した。すなわち、対象の形状を簡易的に計測可能な機能を内視鏡に付加する代わりに、システム全体は可能な限りシンプルな構成とし、従来の内視鏡をそのまま使用可能にすることでシステム全体の低コスト化を図った。さらには、別途開発を進めた外径1.1mmの複合型光ファイバスコープを従来の内視鏡に組み込むことで、本ファイバの特徴である、(1)ファイバスコープ映像の取得,(2)治療用レーザーの照射,(3)半導体レーザーによる距離計測及び血流計測を同時に行える機能をそのまま従来の内視鏡に付加できることを提案した。また、健常者の胃壁に対して本システムを適用する臨床試験を実施し、実際に適用可能であることを示した。

高レベル放射性廃棄物処分施設への低アルカリ性セメントの適用性に関する研究,1; セメント系材料の適用部位と要求機能(共同研究)

小林 保之; 山田 勉; 内藤 守正; 油井 三和; 中山 雅; 佐藤 治夫; 西田 孝弘*; 廣永 道彦*; 山本 武志*; 杉山 大輔*; et al.

JAEA-Research 2008-112, 43 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-112.pdf:4.58MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の建設では、坑道の空洞安定性や湧水の抑制、あるいは施設操業時の作業性を確保するため、支保工,グラウト,覆工等にセメント系材料の使用が想定される。しかし、セメント系材料の使用は、周囲地下水のpHを上昇させ、人工バリア材や天然バリアである岩盤が変質する可能性があり、処分システムの長期性能に有意な影響を与えることが懸念されている。以上の背景から、地層処分向けの低アルカリ性セメントに関する研究開発が国内外で進められており、日本原子力研究開発機構では、これまでに支保工や覆工への適用性の検討を重ね、今般幌延の地下研究施設において施工試験を行う計画である。一方、電力中央研究所では、放射性廃棄物処分全般にかかわるセメント系材料の研究開発を実施してきている。本共同研究報告では、高レベル放射性廃棄物処分施設で使用することを想定したセメント系材料について、その適用性を評価するうえで必要となる処分場とその周辺の地質環境条件を整理したうえで、セメント系材料の適用部位や処分の各段階で要求される機能と性能を抽出・整理し、今後の低アルカリ性セメント開発に資するよう取りまとめを行った。

リスク情報を活用した臨界安全評価に関する国内外の動向

玉置 等史; 内藤 俶孝*; 鈴木 忠和*; 三橋 雄志*

日本原子力学会誌ATOMO, 50(2), p.97 - 102, 2008/02

http://ci.nii.ac.jp/naid/10019913998

近年、我が国では、原子力施設の潜在的危険性(リスク)を定量的に評価することにより得られるリスク情報を活用した安全規制導入の検討や安全管理へのリスク情報の反映方法の検討が進められている。安全規制にリスク情報を活用することにより、規制の合理性・整合性・透明性の向上、さらに効果的な規制活動が期待される。一方、海外諸国のうち、特に米国及び英国では、原子力施設すべてを対象に、リスク情報を活用した規制や管理を行うとしている。これまで、核燃料サイクル施設へのリスク情報の活用例はほとんど公開されていなかったが、2007年サンクトペテルスブルグで開催された臨界安全国際会議において、英国及び米国より核燃料サイクル施設へのリスク評価の応用研究についての報告があった。そこで、臨界安全に関する国内のリスク評価研究の現状と上記会議での報告内容を紹介する。

Applications of stimulated brillouin scattering phase conjugate mirror to Thomson scattering diagnostics in JT-60U and ITER

波多江 仰紀; 内藤 磨; 北村 繁; 佐久間 猛*; 濱野 隆*; 中塚 正大*; 吉田 英次*

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S160 - S164, 2006/12

誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を応用し、トムソン散乱計測の測定性能改善を図った。液体フロン化合物を用いた位相共役鏡はレーザー平均出力145W(50Hz)の入力で95%以上の反射率を示した。トムソン散乱への直接的な応用としては、位相共役鏡によりレーザービームを往復させ、迷光を著しく増加させることなく散乱光を倍増させる手法(ダブルパス散乱)を開発した。初期実験ではJT-60に位相共役鏡を取り付けダブルパス散乱させた結果、散乱光を1.6倍に増加させることができた。ダブルパス散乱を発展させ、一対の位相共役鏡間にレーザー光を閉じ込め、数倍以上の散乱光を発生することができるマルチパス散乱も考案した。また、散乱光のS/N改善のため、位相共役鏡を既存のレーザー装置に組み込み、レーザー装置の高出力化を行った。位相共役鏡は高出力増幅器で誘起される波面歪みが効果的に補正し、レーザー出力が当初の8倍を超える368W(7.4J50Hz)に到達した。この結果からITERの周辺トムソン散乱用レーザーで必要とされる5J, 100Hzの出力を得る見通しがついた。これらを踏まえ位相共役鏡を搭載した、最適化されたITER用レーザーシステム、さらに高空間分解型LIDARトムソン散乱用レーザーシステムの設計・検討を行った。

Stiff temperature profiles in JT-60U ELMy H-mode plasmas

Mikkelsen, D. R.*; 白井 浩; 浦野 創*; 滝塚 知典; 鎌田 裕; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 朝倉 伸幸; 藤田 隆明; 福田 武司*; et al.

Nuclear Fusion, 43(1), p.30 - 39, 2003/01

https://doi.org/10.1088/0029-5515/43/1/304

熱輸送の「硬直性」(中心温度と周辺温度の関連性の強さ)が、一連の厳選したJT-60UのELMy Hモードプラズマによって研究され、測定された温度が幾つかの輸送モデルの予測値と比較された。ペデスタル温度一定での加熱パワースキャン,加熱パワー一定でのペデスタル温度スキャン,中心加熱・周辺加熱での比較を行った。輸送モデルを用いた温度分布の予測計算と実験データとの比較を行った結果、RLWB(Rebut-Lallia-Watkins-Boucher)モデル及びIFS/PPPLモデルの計算値は0.3より外側の領域において実験値と一致したが、MM(Multimode)モデルの計算値はプラズマ中心において実験値よりかなり高くなった。

Diagnostics system of JT-60U

杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09

https://doi.org/10.13182/FST02-A242

JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。

Improvement of Thomson scattering system using SBS phase conjugation mirrors in JT-60U

波多江 仰紀; 中塚 正大*; 吉田 英次*; 内藤 磨; 北村 繁; 佐久間 猛*; 濱野 隆*; 塚原 美光

Proceedings of 29th European Physical Society Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion, 4 Pages, 2002/00

誘導ブリルアン散乱(SBS)を用いた位相共役鏡を既存のYAGレーザトムソン散乱装置に応用し、同装置の測定性能の向上を図った。すなわち、YAGレーザ装置に位相共役鏡を組込み、レーザ増幅器で誘起される波面の乱れを補正しダブルパス増幅を行った結果、YAGレーザの性能は[エネルギー:1.7J,繰り返し:30Hz,平均出力:51W]から[4.1J,50Hz,205W]となり、レーザ性能を著しく向上することができた。一方、SBS位相共役鏡は一般の全反射鏡と異なり精密な光学調整を必要とせず、比較的簡単な位置合わせを行うだけで反射光が入射光と全く同じ光路を逆進する。この性質を利用し位相共役鏡をJT-60U 装置に取り付けることにより、プラズマ中でレーザ光を往復させ散乱光量を約2倍にする原理実証試験を行った。

Correlation between core and pedestal temperatures in JT-60U; Experiment and modeling

Mikkelsen, D. R.*; 白井 浩; 朝倉 伸幸; 藤田 隆明; 福田 武司; 波多江 仰紀; 井手 俊介; 諫山 明彦; 鎌田 裕; 河野 康則; et al.

IAEA-CN-77 (CD-ROM), 5 Pages, 2001/05

JT-60UのELMy Hモードプラズマにおける熱輸送の「硬直性」(中心温度と周辺温度の関連性)の研究を行った。同じ加熱パワーでも周辺温度が3080%増加すると、中心温度は1070%増加した。また、周辺温度がほぼ同じ場合には、45%の加熱パワーの増加(密度が12%増大)に対して温度分布の変化は少なかった。データ解析の結果、プラズマ周辺部では硬直性は比較的緩く、プラズマ中心部では硬直性は比較的強い傾向を得た。加熱分布を中心加熱と周辺加熱で比較した場合、中心加熱はプラズマ小半径の1/2より内側の領域で加熱パワーが周辺加熱のそれより60%多いのにもかかわらず、中心温度の差は小さかった。輸送モデルを用いた温度分布の予測計測と実験データとの比較の結果、RLWB(Rebut-Lallia-Watlkins-Boucher)モデル及び、IFS/PPPLモデルの計算結果は実験値と一致したが、MM(Multimodel)モデルの計算結果は実験値よりかなり高くなった。