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論文

$$L_{3}$$-edge jump and shift on white-line of Pd interlayer for trilaminar neutron production target under H$$_{2}$$$$^{+}$$ irradiation

石山 新太郎; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 8(9), p.870 - 875, 2014/09

BNCT用中性子ターゲットインサートPdの0.1-5keV VH$$_{2}$$$$^{+}$$照射特性をXAFSで計測することにより、下記結論を得た。(1)照射により1.1-3倍の顕著なエッジジャンプが低照射量域で観察された。(2)このことからPd 4d軌道のホール数の増加を意味している一方、比較材であるAgには変化はみられなかった。(3)同照射条件で0.12-0.66eVのエッジシフトが生じるとともに、重照射時には急激は減少が見られた。(4)Pd内に蓄積されている注入イオンはH$$^{-}$$の状態で存在している。

論文

BNCT用リチウムターゲットにおけるH$$_{2}$$O添加による低温・低圧窒化リチウム合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.317 - 321, 2014/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用Liターゲットの運転中の蒸発損耗を防ぐためN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O添加環境下でのLiターゲット表面における窒化合成実験を超高真空容器内で行うとともに、H$$_{2}$$Oを添加した窒素ガス中でのリチウム窒化直接合成において観察された表面汚染の主要原因を探るべくXPSによる計測も実施し、その結果下記結論が得られた。(1)1$$times$$10$$^{-8}$$Paの超高真空容器内室温状態において101.3PaN$$_{2}$$ガス添加によりLi表面に窒化反応が生じる。(2)13.3-80Pa/1.33-4.7Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガス中で合成された窒化リチウム化合物表面で顕著なO及びCによる汚染が観察された。(3)0.013-0.027Pa/0-0.005Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスの場合、窒化反応ならびにO及びCによる汚染は観察されなかった。(4)O及びCによる表面汚染は1.33Pa以上の過剰なH$$_{2}$$O添加により助長される。(5)XPS計測の結果、Li-N化合物表面にLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$の生成することが示された。以上の結果、リチウムは窒素ガス中のH$$_{2}$$Oの存在に敏感に反応するものの、H$$_{2}$$Oの存在が室温においてLiとN$$_{2}$$ガスとの反応を促進する助剤として機能することに関する実験事実は得られなかった。

論文

ホウ素中性子捕獲療法のためのリチウムターゲット表面に合成したLi$$_{3}$$Nの表面化学状態

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.322 - 325, 2014/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ホウ素中性子捕獲治療法のためのリチウムターゲット表面に合成した蒸発防止用Li$$_{3}$$N表面層のO及びCの表面汚染を低減するための1123Kまでの超真空加熱試験を実施した結果、主要な汚染要素であるH$$_{2}$$O, Li化合物であるLiOH及びLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$は1123Kまでの真空加熱による分解除去できることがわかった。

論文

BNCTリチウムターゲット表面へのN$$_{2}$$ガスによるLi$$_{3}$$N膜の直接合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(4), p.137 - 141, 2014/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用リチウムターゲット表面の直接窒化を0.1MPaの窒素ガス雰囲気で実施した。さらにLi$$_{3}$$N膜膜合成後の汚染除去を目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。(1)窒素ガス雰囲気でのリチウム表面に均一な窒化リチウム化合物が直接合成された。(2)窒化中のリチウム表面に顕著な色調変化が観察された。(3)窒化処理によりリチウム表面に生成された窒化リチウム物は化学的量論組成に近いLi$$_{3}$$Nであり、その表面はO及びCにより汚染されやすい。

論文

3KeV H$$_{2}$$$$^{+}$$ irradiation to Li/Pd/Cu trilaminar neutron production target for BNCT

石山 新太郎; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 55(4), p.658 - 663, 2014/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.38(Materials Science, Multidisciplinary)

Li/Pd/Cu三層中性子発生ターゲットの3KeV H$$_{2}$$$$^{+}$$照射を行い、ターゲットの生じる物理的化学的特性変化をXPS及びXAFSを用いて調べた結果、下記成果を得た。(1)無電解メッキによるPd/Cuターゲットの境界面結合は物理的結合である。(2)H$$_{2}$$$$^{+}$$照射によりPd 4$$d$$のエッジジャンプが生じた。これは照射により4$$d$$バンド内にホールが生じたことを意味している。(3)Pd 4$$d$$に0.9eVの化学シフトが照射により生じた。これはPd内にPdH$$_{x}$$化合物が生成したものを考えられる。

報告書

原子力緊急時支援・研修センターの活動(平成24年度)

佐藤 猛; 武藤 重男; 奥野 浩; 片桐 裕実; 秋山 聖光; 岡本 明子; 小家 雅博; 池田 武司; 根本内 利正; 斉藤 徹; et al.

JAEA-Review 2013-046, 65 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-046.pdf:11.18MB

原子力機構は、指定公共機関として、国及び地方公共団体その他の機関に対し、災害対策又は武力攻撃事態等への対処において、防災業務計画及び国民保護業務計画に則り、技術支援をする責務を有している。原子力緊急時支援・研修センターは、緊急時には、専門家の派遣、防災資機材の提供、防護対策のための技術的助言等の支援活動を行う。また、平常時には、我が国の防災対応体制強化・充実のために、自らの訓練・研修の他、国、地方公共団体、警察、消防、自衛隊等の原子力防災関係者のための訓練・研修、原子力防災に関する調査研究及び国際協力を実施する。平成24年度においては、上記業務を継続して実施するとともに、国の原子力防災体制の抜本的見直しに対し、これまでに培った経験及び東京電力福島第一原子力発電所事故への対応を通じた教訓等を活かし、国レベルでの防災対応基盤の強化に向け、専門家として技術的な支援を行うとともに、当センターの機能の維持・運営及び国との連携を図った自らの対応能力強化などに取り組んだ。なお、福島事故への対応については、人的・技術的な支援活動の主たる拠点が福島技術本部に移行することとなったため、平成24年9月をもって終了した。

論文

Surficial chemical states of Li$$_{3}$$N synthesized on lithium target for boron neutron capture therapy

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 55(3), p.539 - 542, 2014/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.38(Materials Science, Multidisciplinary)

BNCT治療装置のリチウムターゲット表面の蒸発防止を目的に窒化した表層汚染除去を高温乖離法で行った結果、下記結論を得た。(1)1023Kまでの乖離処理によりLi$$_{3}$$N表層のコンタミ層で融点が1023K以下のものの除去は可能である。(2)主要な汚染化合物はH$$_{2}$$Oのほか、LiOH並びにLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$が考えられ、これらは高真空中で残存しているH$$_{2}$$O及びCO$$_{2}$$とのLi$$_{3}$$N分解反応により生じたものである。

論文

Low temperature and pressure synthesis of lithium-nitride compound with H$$_{2}$$O addition on lithium target for BNCT

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 54(12), p.2233 - 2237, 2013/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:31.72(Materials Science, Multidisciplinary)

BNCT治療装置用リチウムターゲット表面にN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスを超高真空中で吹きかけ、低温低圧での窒化実験を行った結果、下記結論が得られた。(1)1$$times$$10$$^{-8}$$Paの超高真空中で101.3PaN$$_{2}$$ガスによりリチウム表面にリチウム-窒素化合物が形成した。(2)13.3$$sim$$80Pa/1.33$$sim$$4.7PaN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスの吹きかけにより生成した化合物表面にO及びCの顕著なコンタミが発生した。(3)しかしながら、0.013$$sim$$0.027Pa/1.33$$sim$$4.7PaN$$_{2}$$/H$$_{2}$$Oの条件下では窒化もコンタミを生じなかった。(4)O及びCのコンタミは1.33PaH$$_{2}$$O以上の過剰添加により増長する。

論文

${it In-situ}$リチウム蒸着/イオン注入法により合成されたボロン中性子捕捉治療用中性子発生ターゲットの熱的安定性

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 77(11), p.509 - 513, 2013/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.14(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

${it In-situ}$真空蒸着/イオン注入法により合成したBNCT治療用中性子発生源リチウムターゲットの熱的安定性をレーザー加熱実験により検証した結果、下記結論を得た。(1)N$$^{2+}$$イオン注入により表面窒化したターゲットのリチウム蒸発温度が120K程度上昇し、ターゲット自体の熱的耐久性が向上した。(2)また、${it in-situ}$真空蒸着/イオン注入法による損傷したターゲットの再補修が可能である。

論文

Thermal stability of BNCT neutron production target synthesized by ${it in-situ}$ lithium deposition and ion implantation

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 54(9), p.1760 - 1764, 2013/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:31.72(Materials Science, Multidisciplinary)

癌治療用中性子源リチウムターゲットの使用時の損耗を防ぐためリチウム表面を窒化する技術を酸素や水分のない高真空状態で実施した結果、リチウム真空蒸着法並びに窒素イオン注入法により従来リチウム窒化合成に必要とされていた酸素や水分の存在なしでその合成並びに再合成に成功した。その結果リチウム表面に窒化物を合成後のリチウムターゲットの蒸発温度をリチウム単体の温度より120K高くすることに成功した。

論文

Direct synthesis of Li$$_{3}$$N thin layer on lithium target surface for BNCT in N$$_{2}$$ gaseous conditions

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 54(9), p.1765 - 1769, 2013/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:31.72(Materials Science, Multidisciplinary)

BNCT用リチウムターゲットの蒸発損耗防止を目的に、0.1MPa窒素ガス中でターゲット表面の直接窒化によるLi$$_{3}$$N薄膜生成実験を548K以下で実施した結果、(1)276$$sim$$548Kにおいてリチウム表面にLi$$_{3}$$N薄膜を生成できることがわかった。生成表面にはO及びCによりコンタミが見られた。(2)生成膜速度はリチウム融点温度以下では0.02$$sim$$0.5wt.%で、融点以上で1$$sim$$5wt.%であった。(3)Li$$_{3}$$N表面のOによるコンタミはArスパッタにより除去可能である。

論文

A Feasible DEMO blanket concept based on water cooled solid breeder

染谷 洋二; 飛田 健次; 宇藤 裕康; 星野 一生; 朝倉 伸幸; 中村 誠; 谷川 尚; 榎枝 幹男; 谷川 博康; 中道 勝; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 8 Pages, 2013/03

核融合原型炉水冷却ブランケットの製作性向上を目指して、混合ペブル増殖材料概念に着目して設計研究を行い、トリチウムの自給自足性を充たしていることを示した。他方、核融合炉ブランケットは電磁力対策及びメンテナンスのためにモジュール化が必要になる。この際に各モジュール間のギャップには、トリチウム増殖領域を確保できないことからTBR値の減少が懸念されるが、各モジュールを3次元モデルで詳細に評価した結果、3cm程度までのギャップ幅ならば、ギャップ内での中性子散乱の寄与によってTBR値は減少しないことがわかった。このことは、ブランケットの保守を容易にするとともに計測装置のアクセス性の改善を示している。次に核融合の健全性の観点から、ブランケットモジュール内の配管破断に対応するために筐体厚さが重要になってくる。現行の原型炉ブランケット概念の筐体厚さは22mmであり、冷却配管が破断した際の蒸気圧8MPaに対する耐圧性を期待できない。本論文では、TBRと筐体厚さのトレードオフ関係を定量化し、ブランケットの健全性に関して議論する。

論文

Synthesis of lithium nitride for neutron production target of BNCT by ${it in situ}$ lithium deposition and ion implantation

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 293, p.42 - 47, 2012/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:74.08(Instruments & Instrumentation)

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の中性子源として、プロトン照射により発生する中性子を用いることが計画されており、そのための中性子発生用ターゲットとして金属リチウムが候補に挙がっている。しかし金属リチウムは熱的に不安定であり、高フルエンスのイオン照射によりブリスタリングを起こすという問題がある。そこで熱的に安定な窒化リチウムに着目し、真空中でリチウムをその場蒸着した後、低エネルギー窒素イオンを照射することにより窒化リチウムのその場生成を試みた。表面状態変化を放射光光電子分光法で調べた結果、表面層には化学量論組成(Li$$_{3}$$N)に近い窒化リチウム層が生成していることがわかった。また得られた窒化リチウム層は、空気中に3か月間放置しても安定であり、BNCTの中性子発生用ターゲットとして有望であることがわかった。

論文

In-situ vacuum deposition technique of lithium on neutron production target for BNCT

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 288, p.18 - 22, 2012/10

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の中性子源として、原子炉の中性子以外に、加速器から発生する中性子を用いることが計画されており、そのための中性子発生用ターゲット材として金属リチウムが候補にあがっている。しかしリチウムターゲットは高フルエンスのプロトンの照射効果によってブリスタリングを起こすため、リチウムを真空中で繰り返しその場蒸着して安定なリチウム層を作成する技術の開発が必要である。そこで本研究では、銅表面上にパラジウムを電着した基板に真空中でリチウムを蒸着する3層構造のターゲットを提案し、作成した3層構造の表面・界面の化学結合状態を放射光を用いたX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収微細構造法(XAFS)により調べた。その結果、蒸着したリチウム表面には、1層以下のごく薄い水,炭酸などが吸着しているものの、バルクの化学状態は金属リチウムであり、真空中でのその場蒸着によって新たな金属リチウム層を繰り返し作成できることがわかった。またリチウムとパラジウムの界面にはPd-Li合金と思われる層が生成しており、それがリチウム薄膜の安定性に寄与していることが明らかとなった。

論文

In-situ vacuum deposition technique of lithium on neutron production target for BNCT

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 288, p.18 - 22, 2012/10

 被引用回数:12 パーセンタイル:71.94(Instruments & Instrumentation)

BNCT治療装置用の中性子発生源リチウムターゲットにおける放射線損傷の低減化を図るためLi/Pd/Cu三層構造ターゲットモデルを新規提案し、電解メッキ技術とその場真空蒸着技術を融合化することにより同ターゲットモデルの試作を試みた。その結果、その場真空蒸着法によりPd/Cu上に均質なLi層を形成できること、補修時を想定し再蒸着できること並びにLi蒸着膜とPdは金属結合による強固な固着形態をしていることがわかった。

論文

ERL主ライナックのためのカプラー開発; カプラ実機におけるエージング試験

篠江 憲治*; 佐藤 昌人*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 中村 典雄*; 古屋 貴章*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1026 - 1030, 2012/08

ERL主加速ライナックに用いる入力カプラの開発を行っている。カプラについては実機の製作が完了し(2台)エージングを兼ねてハイパワー試験を行った。試験の電源はクライストロンを用いて行った。試験の初期では、入力パワーにパルスでゲートをかけ、パルス幅を10マイクロ秒、繰り返し5Hzでパワーを増加させ、一度100KWまで到達させた。その後はパルス幅や繰り返しを増やすことで、入力するパワーを増やしていき、100KWまでの到達を繰り返しながらエージングを行い、最終的には40KW, CWまで到達させた。

論文

Radiochemical reactions between tritium and carbon dioxide at elevated temperatures

磯部 兼嗣; 中村 博文; 中道 勝; 山西 敏彦

Fusion Science and Technology, 60(4), p.1584 - 1587, 2011/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

373K, 473K, 573Kに昇温させた状態でのトリチウムと二酸化炭素の自己放射化学反応を、高純度のトリチウムガスを用いて調べた。実験は、ステンレス製の容器中にトリチウムと二酸化炭素を1:1の割合で混合させ、任意の時間経過した後のガスを四重極質量分析計で測定した。主な生成物として、一酸化炭素,水,メタンが測定され、これらの生成率に温度による違いはなかった。このことから373Kから573Kの温度範囲においては、自己放射化学反応に温度に対する依存性がないことが明らかとなった。

論文

Effect of welding and coating on deuterium permeation through F82H

中村 博文; 中道 勝; 谷川 博康; 山西 敏彦

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1150 - 1153, 2011/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.8(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉、特に増殖ブランケットは多くの溶接部を有しており、また、透過防止膜で被覆されている。このような部位からのトリチウム透過量を評価するために、核融合炉構造材の候補材であるF82Hに対し、種々の表面状態,表面処理を行わない(BareF82H),溶接部を有するF82H(WeldF82H)及び金メッキを施したF82H(AuF82H)に関する重水素透過試験を実施した。透過試験の結果、重水素の定常透過及び過渡挙動から導かれる拡散係数を議論した。その結果、BareF82Hからの重水素透過は、清浄表面での透過より小さいこと、溶接部からの重水素透過BareF82Hと大差ないこと、及び金メッキはF82Hからの透過抑制効果が大きいことがわかった。

論文

ERL主ライナックのためのカプラー開発; 試作カプラー1号機におけるハイパワー試験

篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; Cenni, E.*; 沢村 勝; 中村 典雄*; 古屋 貴章*

Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1300 - 1302, 2011/08

ERL主加速器用入力カップラーの開発を行っているが、セラミック窓の試作機を製作し、性能試験を行った。このセラミック窓を用いて入力カップラーの試作機を製作し、真空断熱槽に設置して液体窒素温度に冷却し、大電力試験を行った。これは入力カップラーをクライオモジュールに設置したときと同じ状況である。この試験で25kWを入力することができた。発熱による温度分布も調べ、要求仕様を満たすことを確認した。

論文

High power tests of KEK-ERL input coupler for main linac under liquid nitrogen condition

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 中村 典雄*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.356 - 360, 2011/07

ERL主加速器のための入力カップラーの試作機を製作し、大出力試験を行った。この入力カップラーは2つのセラミック窓を持っている。大電力試験ではコールド窓と呼ばれる超伝導加速器側の窓は液体窒素で冷却される。大出力試験ではマルチパクターにより10kWだった電力も、8時間のパルスプロセッシングにより定在波モードで25kWまで通すことができた。20kWでは16時間キープすることができ、温度はベローズ部分で最大120Kの上昇があったが、ERL運転に際して問題となる温度上昇は見られなかった。大電力試験後コールド窓に対して室温と液体窒素温度の冷却サイクル試験を行ったが、真空漏れや割れは起こらなかった。これらの結果から入力カップラーに対する熱及び高周波性能を満たすことを確認した。

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