Development of a radiation tolerant laser-induced breakdown spectroscopy system using a single crystal micro-chip laser for remote elemental analysis

田村 浩司; 中西 隆造; 大場 弘則; 狩野 貴宏; 柴田 卓弥; 平等 拓範*; 若井田 育夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 8 Pages, 2024/00

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2298485

For the development of the remote elemental analysis method in a radiation environment based on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), the radiation effects on the laser oscillation properties of the single crystal (SC) Nd: YAG microchip laser (MCL) were investigated and compared with those of ceramics Nd: YAG MCL. The laser oscillation properties were measured under gamma-ray irradiation as a function of dose rate. The effects on the SC MCL properties were found to be very small compared to those on the ceramics, indicating minimal radiation effects on the LIBS signal when using SC MCL. Pulse energy and oscillating build-up time (BUT) were measured for a cumulative dose exceeding 1400 kGy. The pulse energy remained stable, and the laser continued to oscillate under irradiation. The BUT also remained stable, demonstrating negligible optical loss accumulation that could affect laser properties even at the demonstrated cumulative dose. The results indicate that the effects of dose rate and cumulative dose on SC MCL laser properties were minimal. The SC MCL was then integrated into the LIBS system, and the gadolinium signal of composite oxides, simulating fuel debris, was successfully measured at the dose rate of 5 kGy/hr. These findings highlight the radiation tolerance of SC MCL as a laser medium for remote LIBS applications in harsh radiation environments.

Observation of proton-transfer-coupled spin transition by single-crystal neutron-diffraction measurement

中西 匠*; 堀 優太*; 重田 育照*; 佐藤 寛泰*; Wu, S.-Q.*; 鬼柳 亮嗣; 宗像 孝司*; 大原 高志; 佐藤 治*

Physical Chemistry Chemical Physics, 25(17), p.12394 - 12400, 2023/05

https://doi.org/10.1039/D3CP00527E

The application of single-crystal neutron diffraction (SCND) to observe proton-transfer phenomena in crystalline compounds exhibiting unusual protonation states or proton dynamics has garnered significant research interest in recent years. However, proton tautomerism, which results in different protonation states before and after proton transfer, has never been observed using the SCND technique. Thus, to observe the proton tautomerism phenomenon by SCND measurements, we developed an iron(II) complex that forms a large crystal and exhibits a proton-transfer-coupled spin transition (PCST). The presence of the two types of proton tautomers was determined by conventional analysis of the proton position by X-ray crystallography, infrared spectroscopy, and density functional theory calculations. Finally, our results confirmed that proton tautomerism was successfully observed for the first time using variable-temperature SCND measurements.

JMTR・UCL系統冷却塔の健全性調査

大戸 勤; 浅野 典一; 川俣 貴則; 箭内 智博; 西村 嵐; 荒木 大輔; 大塚 薫; 高部 湧吾; 大塚 紀彰; 小嶋 慶大; et al.

JAEA-Review 2020-018, 66 Pages, 2020/11

JAEA-Review-2020-018.pdf:8.87MB

令和元年9月9日の台風15号の強風により、JMTR(材料試験炉)にある二次冷却系統冷却塔の倒壊事象が発生した。その倒壊に至った原因調査及び原因分析を行い、4つの原因が重なって起こったことが特定された。これを受け、JMTR内にある二次冷却系統冷却塔と同時期に設置された木造の冷却塔であるUCL(Utility Cooling Loop)系統冷却塔の健全性調査を行った。健全性調査項目は、UCL系統冷却塔の運転状態の把握、UCL冷却系統の構造材料の劣化状態、点検項目及び点検状況、過去の気象データの確認である。この調査結果から、当該設備を安全に維持・管理するため、点検項目の改善、UCL系統冷却塔の構造材料である木材の交換・補修計画及び今後のUCL系統冷却塔の使用計画を策定するとともに、既存UCL系統冷却塔に代わる新規冷却塔の更新計画を策定した。本報告書はこれらの健全性調査の結果をまとめたものである。

Evaluation of sediment and Cs redistribution in the Oginosawa River catchment near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant using integrated watershed modeling

佐久間 一幸; Malins, A.; 舟木 泰智; 操上 広志; 新里 忠史; 中西 貴宏; 森 康二*; 多田 和広*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; et al.

Journal of Environmental Radioactivity, 182, p.44 - 51, 2018/02

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.021

福島第一原子力発電所の南西15kmに位置する荻ノ沢川を対象に、水循環流域シミュレーターGETFLOWSを用いて、流域内の土砂とCsの再分布を評価した。河道へのCsの供給は主に河川近傍と森林のガリで発生し、河川から離れた森林域における寄与は小さいことが示唆された。森林内の表層土壌中のCsは、主に物理減衰と下方浸透、系外にわずかに流出することで減少していた。将来的に河川近傍から河川へのCsの供給量が小さくなることが示唆された。

Development of a prototype module for the ERL superconducting main linac at KEK

古屋 貴章*; 原 和文*; 細山 謙二*; 小島 裕二*; 仲井 浩孝*; 中西 功太*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 沢村 勝; 篠江 憲治*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2923 - 2925, 2010/05

http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC10/papers/wepec015.pdf

2つの1.3GHz超伝導9セル空洞を含むcERLのためのモジュールの設計が進められている。9セル空洞の形状はCWの100mAを加速できるように最適化されている。そのため120mmの大口径ビームパイプと偏心フルートによって高調波モードを十分に減衰させ構造になっている。取り出された高調波は銅ビームパイプにHIP処理で貼り付けられたフェライトで吸収される。20kWでCWの高周波電力を供給するための入力カップラーの開発も行っている。カップラーは2枚のディスク型セラミックを使用し、全反射状態で運転できるようになっている。各要素の製作,冷却試験,高周波特性試験によりcERLのための主リニアック用モジュール開発を進めている。

低カドミウムイネ系統の育成; イオンビーム照射による突然変異誘発

石川 覚*; 荒尾 知人*; 馬場 浩司*; 森 伸介*; 西澤 直子*; 中西 啓仁*; 吉原 亮平; 長谷 純宏

JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 80, 2008/11

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Review-2008-055.pdf

本研究では、栽培面積が最も広く良食味米であるコシヒカリに重イオンビームを照射し、得られた照射個体の中から、カドミウム吸収の低い株を選抜するとともに、現地カドミウム汚染土壌による実証試験を行い、低カドミウムイネ系統を育成することを目的としている。今回、コシヒカリ変異体誘発のための最適なイオンビーム照射線量を検討した。乾燥玄米種子胚に、炭素イオンビームを照射した後、催芽処理を行い、イネ用培土に各100粒ずつ播種し、温室内で栽培した。発芽率と地上部生育量に対する影響から、コシヒカリ変異体誘発の適正線量は40Gy以下と考えられた。今後、適正線量にて約1万粒の種子に照射を行い、圃場による栽培を通じてM2種子を採種後、低カドミウム吸収変異体を選抜する予定である。

酸化物電解法MOX電解共析の反応解析

佐藤 史紀; 水口 浩司; 中西 繁之; 明珍 宗孝

日本原子力学会和文論文誌, 5(4), p.268 - 281, 2006/12

https://doi.org/10.3327/taesj2002.5.268

酸化物電解法の主工程の一つであるMOX電解共析に関して、試験及び解析の両面による検討を行った。まず基礎試験として、U-Puを用いたパラメーター試験を実施し、溶融塩の分極特性,電流効率,析出物中PuO濃度等の基礎的なデータを取得した。また、これと合わせて公開文献より入手した物性値を用い、電解挙動、特に溶融塩の分極特性に関するモデル化を試みた。このモデルについては、実際の試験結果に関する解析を行い、妥当性を確認した。最後に、開発したモデルを用いてMOX電解共析の制御因子に関する検討を行った。

Short pulse X-ray generation via backward Thomson scattering on relativistic electron beam

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; 吉井 康司*; et al.

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.565 - 567, 1999/00

極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、lnC,500fsの電子ビームの発生に成功した。サブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させた。レーザーと電子ビームの衝突のタイミングや、衝突点でのレーザーのポジションを変化させ電子ビームをレーザーでスキャンし、X線シグナルの測定を行い、後方トムソン散乱によるX線であることを確認した。

Recent progress of laser wakefield acceleration experiments at KEK/U.Tokyo/JAERI

中島 一久; 中西 弘*; 小方 厚*; 原野 英樹*; 上田 徹*; 上坂 充*; 渡部 貴宏*; 吉井 康司*; 出羽 英紀; 細貝 知直; et al.

Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.809 - 811, 1998/01

光量子科学センターレーザー加速研究グループは高エネルギー加速器研究機構、東京大学原子力工学施設と共同でテーブルトップテラワットレーザーを用いたレーザー航跡場加速実験を実施し、17MeVの電子ライナックからのビームをピーク出力2TWパルス幅90fsのレーザーパルスによる航跡場において200MeV以上まで加速することに成功した。またこれを裏付ける航跡場の直接測定矢レーザーパルスの自己チャネリングの観測にも成功しており加速実験結果と良い一致を示している。さらにレーザー加速実験の高度化のためのフォトカソード電子銃を用いた高品質電子源の開発、高精度エネルギー測定のためのエマルジョン検出器を用いたスペクトロメーターの開発、高強度レーザーパルスの長距離伝播のためのキャピラリー放電プラズマ導波路の開発についても述べ、今後のレーザー加速実験計画について発表する。

A Short pulse X-ray generation via laser thomson scattering on relativistic electron beams

小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; H.Ahn*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.449 - 451, 1997/00

短パルスのX線は、物理、化学、医療等、様々な分野への応用が考えられている。このトムソン散乱は、短パルスのX線の発生方法の1つである。90°トムソン散乱の場合、発生するX線のパルスは、電子ビームのサイズに依存し、電子ビームのサイズが小さいほど、短パルスのX線が発生する。2TWのTレーザーと17MeVの電子ビームを用いて、トムソン散乱によるX線の発生の実験を行った。X線のディテクタとして、シンチレータとX線ストリークカメラを用いた。シンチレータによるX線のシグナルは、ただ1つのタイミングにおいてのみあらわれた。次に、X線ストリークカメラによっての測定を試みた。しかし、X線をフォーカスしていなかったため、X線ストリークカメラに入るフォトン数が少なく、測定することができなかった。今後、パルス圧縮した電子ビームとレーザーとを正面衝突させることによるX線発生を計画している。これには、(1)タイミングジッターによる影響を減少させられる、(2)発生するX線のエネルギーが電子ビームとレーザーのエネルギーによって決定される、(3)X線のパルス幅が電子ビームのパルス幅によって決定されるという利点がある。