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論文

CERL主加速器クライオモジュール運転の現状; 大電流ビーム運転時における空洞内の現象理解に向けて

沼田 直人*; 浅川 智幸*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 江並 和宏*; 江木 昌人*; 坂中 章悟*; 道園 真一郎*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.566 - 570, 2015/09

将来の大規模ERL型加速器実現のために、試験加速器であるコンパクトERL(cERL)が建設された。2013年度よりビームコミッショニングを行っており、2014年2月にはビームが周回するようになった。現在は目標のビーム性能を実証するための調整運転を行っている。cERLでは大電流かつ低エミッタンスのビームを高加速勾配の超伝導空洞で安定にエネルギー回収運転できるかの実証を目的としている。主加速器クライオモジュールの性能評価試験結果及びcERL運転時においてのモジュール内の現象を報告する。

論文

500-kV光陰極電子源に関する真空特性の評価

山本 将博*; 内山 隆司*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 佐藤 康太郎*; 松葉 俊哉*; 斉藤 義男*; 小林 正則*; 栗巣 普揮*; 羽島 良一; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.717 - 720, 2010/08

われわれは、高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,広島大学,名古屋大学,山口大学の共同研究で超低エミッタンス,大電流ビームを供給できる500-kV光陰極DC電子銃を開発している。そのために、この電子銃のチャンバは極高真空に保たれる必要があるので、チタン製のチャンバと新しいセラミック材料を採用している。この真空チャンバのガス放出速度計測結果について報告する。

論文

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

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。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

Development of passive shutdown system for SFR

中西 繁之*; 細谷 拓三郎; 久保 重信*; 小竹 庄司; 高松 操; 青山 卓史; 碇本 岩男*; 加藤 潤悟*; 島川 佳郎*; 原田 清*

Nuclear Technology, 170(1), p.181 - 188, 2010/04

 被引用回数:12 パーセンタイル:26.04(Nuclear Science & Technology)

ナトリウム冷却高速増殖炉のための自己作動型炉停止系(SASS)は、異常な過渡変化時のスクラム失敗事象(ATWS)時に冷却材温度の上昇を感知して制御棒を切り離し、重力落下により炉内に挿入する受動的安全機能である。SASSの基本特性を調査するため、既にさまざまな炉外試験を実施し、「常陽」を用いた炉内雰囲気での制御棒の切離し・再結合動作を行う保持安定性実証試験を実施した。また、SASS構成材料への照射影響を確認するため、要素照射試験を実施中である。さらに、JSFRのリファレンス炉心に対するSASSの有効性を確認するため、ATWS事象の安全解析を実施した。その結果、JSFRに信頼性のある受動的炉停止機構を採用できることを確認した。

論文

KEKにおけるERL放射光源用500kV電子銃の開発計画

山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 内山 隆司*; 小林 正則*; 武藤 俊哉*; 松葉 俊哉*; 坂中 章悟*; 佐藤 康太郎*; 斉藤 義男*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.860 - 862, 2009/08

ERL実証機となるコンパクトERL(cERL)の建設準備がKEK東カウンターホールにて進められている。cERL早期運転実現のため、開発要素の多い電子銃部については実機開発の他、バックアップ及びR&D機として原子力機構及び高エネルギー加速器研究機構それぞれにおいて同時に開発を進めることとなった。現在原子力機構で先行して立上げが行われている1号機に対し、今後高エネルギー加速器研究機構にて立上げる2号機では、1号機との互換性を持たせつつも、(1)透過型光陰極の採用,(2)光陰極複数同時活性化及びその保存機能を持つ準備システムの開発,(3)電子銃の極高真空化のための真空系及び600kV絶縁セラミック管の開発・改良に力点を置き、現在設計を進めている。

論文

Study on flow-induced-vibration evaluation of the large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 3; Random vibration analysis method based on turbulence energy calculated by CFD

廣田 和生*; 石谷 嘉英*; 西田 圭吾*; 佐郷 ひろみ*; Xu, Y.*; 山野 秀将; 中西 繁之; 小竹 庄司

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2008/11

配管への乱流励振力を評価するため、レイノルズ応力モデルを用いてCFDシミュレーションを実施した。CFDシミュレーションで計算された乱流エネルギーは、JSFRのホットレグ配管を模擬した1/3スケール水試験で得られた圧力変動分布と比較された。その結果、解析で得られた壁面近傍の乱流エネルギー分布と試験で得られた圧力変動分布がよく一致することが示された。また、試験で得られた圧力変動の大きさは、解析結果の乱流エネルギーにある係数を乗じることにより概算できた。振動解析では、圧力変動PSDは計測された正規化PSDに係数を乗じることにより導き出された。本研究により、乱流励振力の相関長と上記の手順で導き出されたPSDに基づいた振動解析手法を提案した。振動応答の解析結果は流力振動試験結果とよく一致することが示されたことから、本研究では開発された評価手法が妥当であると言える。

論文

Study on flow-induced-vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 1; Sensitivity analysis of turbulent flow models for unsteady short-elbow pipe flow

相澤 康介; 中西 繁之; 山野 秀将; 小竹 庄司; 早川 教*; 渡辺 収*; 藤又 和博*

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2008/11

JSFRで用いられるショートエルボ内の流力振動を評価するうえで、解析評価は必須である。本研究では、ショートエルボ内非定常流動に対する乱流モデルの解析を実施した。乱流モデルはLESとRSMの二つを検討することとし、両乱流モデルについて離散化手法,壁関数,メッシュ分割等をパラメータとして解析を実施し、1/3スケール水試験結果を再現できる解析モデルを選定した。両乱流モデル解析とも、エルボ下流における渦放出の非定常挙動及び剥離内の逆流を再現でき、また試験では確認できなかった剥離のスパン方向の揺らぎを明らかにした。剥離域内の圧力変動レベルは両解析と試験間でおおむね一致しているが、圧力変動のPSDについては、試験で観測された10Hz付近の卓越周波数をLESは再現できないが、RSMはよく捉えることがわかった。

論文

Vanadium uptake and an effect of vanadium treatment on $$^{18}$$F-labeled water movement in a cowpea plant by positron emitting tracer imaging system (PETIS)

古川 純*; 横田 はる美*; 田野井 慶太朗*; 上岡 志ほり*; 松橋 信平; 石岡 典子; 渡辺 智; 内田 博*; 辻 淳憲*; 伊藤 岳人*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 249(2), p.495 - 498, 2001/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.86(Chemistry, Analytical)

ポジトロン放出核種を利用したイメージング装置であるPETIS(Positron Emitting Tracer Imaging System)を用いてササゲにおけるバナジウム(V$$^{5+}$$)吸収をリアルタイムで測定した。バナジウム-48は、日本原子力研究所高崎研究所のAVFサイクロトロンを用い、Sc箔に50MeVの$$alpha$$粒子を照射することにより製造した。$$^{48}$$Vを水耕液に添加し、PETISによりリアルタイム計測を行った。また$$^{48}$$V水溶液を添加してから3,6,20時間目の植物体を用いてバナジウム分布をラジオグラフィにより測定した。これらにより処理開始後20時間目には植物体全体にバナジウムが分布していることが明らかになった。植物に吸収されたバナジウムが及ぼす影響を見るために、同様にポジトロン放出核種であるフッ素-18で標識した水を用いてPETISによりササゲの水分吸収動態を測定した。計測前に20時時間バナジウムを吸収させると、標識水の吸収が極端に抑えられることが示された。これらの結果は植物体の地上部に移行したバナジウムが標識水の吸収を阻害する主な原因であることを示唆している。

論文

$$^{18}$$F used as tracer to study water uptake and transport imaging of a cowpea plant

中西 友子*; 田野井 慶太朗*; 横田 はる美*; Kang, D.-J.*; 石井 龍一*; 石岡 典子; 渡辺 智; 長 明彦; 関根 俊明; 松橋 信平; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 249(2), p.503 - 507, 2001/08

マメ科の植物の中できわめて乾燥に強いと考えられるササゲ($it {Vigna unguliculata Walp.}$)を用いて水分吸収の計測を行った。ササゲは茎の下部に乾燥に耐えるための水分保持組織を発達させていると考えられている植物である。われわれは、中性子ラジオグラフィの手法を用いてこの組織が他の茎よりも水分量が多いことを確認した。またサイクロトロンによって製造された$$^{18}$$F標識水を用いてPETIS法によりササゲの水分吸収動態を測定した。インゲンマメとササゲで水分吸収を比較すると、乾燥処理でもササゲのほうが高い水分吸収活性を維持していることが示され、より乾燥に強い性質を有していることが示唆された。

論文

Comparison of $$^{15}$$O-labeled and $$^{18}$$F-labeled water uptake in a soybean plant by PETIS (Positron Emitting Tracer Imaging System)

中西 友子*; 横田 はる美*; 田野井 慶太朗*; 池上 奈通子*; 大國 曜子*; 古川 純*; 石岡 典子; 渡辺 智; 長 明彦; 関根 俊明; et al.

Radioisotopes, 50(6), p.265 - 269, 2001/06

ダイズにおける$$^{15}$$O標識水と$$^{18}$$F標識水の吸収動態をPETIS(Positron Emitting Tracer Imaging System)法を用いて比較検討した。$$^{15}$$O標識水(半減期: 2分)はサイクロトロンを用いて$$^{14}$$N(d,n)$$^{15}$$O反応により、また、$$^{18}$$F標識水(半減期: 110分)は$$^{16}$$O($$alpha$$,pn)$$^{18}$$F反応により調製した。標識水の供給は、根を切り落としたダイズの茎の下部から行い、植物中の標識水から放出される$$gamma$$線をBGO検出器(5cm$$times$$15cm)を用いてリアルタイム計測を行った。15秒ごとの計測の積算値からダイズの各茎における20分間の吸水動態を調べたところ、$$^{18}$$F標識水の方が$$^{15}$$O標識水より早く吸収されることがわかり、$$^{18}$$F標識水ではフッ素は$$^{18}$$F$$^{-}$$イオンとなり、バルクの水とは異なる動態を示すことが示された。吸収された$$^{15}$$O標識水の静止画像を撮ったところ、10分間の吸収後においても初葉よりも上部に$$^{15}$$O標識水の分布は見られなかった。

論文

Experimental results of laser wakefield acceleration using a femtosecond laser pulse

神門 正城; Ahn, H.; 出羽 英紀; 小瀧 秀行; 上田 徹*; 上坂 充*; 渡部 貴宏*; 中西 弘*; 小方 厚*; 中島 一久

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 38(8B), p.L967 - L969, 1999/08

 被引用回数:19 パーセンタイル:33.22(Physics, Applied)

われわれは世界で初めて、T$$^{3}$$レーザーと呼ばれる小型の超短・大出力レーザー(典型的なパラメータは、100fs,$$>$$2TW)によって作られるレーザー航跡場へ17MeV,1nc,10psの電子ビームのシングルパルスを同期させて入射して電子加速を行った。その結果、理論的に予想される最も高いエネルギー利得が得られる共鳴密度(4$$times$$10$$^{17}$$cm$$^{-3}$$)よりも高い密度において、100MeVを越えるエネルギー利得を得た。これは高密度領域では、イオン化フロントにおける密度勾配でレーザーが変調を受け、効果的に航跡場を励起しているためだと考えられる。

論文

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。

論文

BNL/KEK/SHIフォトカソード高周波電子銃の性能試験

神門 正城; 小瀧 秀行; 出羽 英紀; 近藤 修司; 吉井 康司*; 上田 徹*; 渡部 貴宏*; 上坂 充*; 酒井 文雄*; 小方 厚*; et al.

Proceedings of 24th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.128 - 130, 1999/00

レーザー航跡場加速実験のための高品質電子ビーム源として1.6セルフォトカソード高周波電子銃(以下、RFガン)の開発を進め、東京大学大学院工学系研究科附属原子力工学研究施設において1997年8月よりRFガンの性能試験を行ってきた。本年3月にフォトカスケード照射用のレーザーシステムが更新され、レーザーのエネルギー安定度が格段に向上し、それに伴い電子ビームの電荷量の安定度が従来の7$$sim$$20%(rms)から1%(rms)に向上した。また、レーザーパルス長も20ps(FWHM)から6ps(FWHM)に短縮化され、電子ビームのパルス長も短縮化された。また、レーザーエネルギー安定化に伴い、銅カソードの量子効率がRFエージングと真空度に関連して変化する現象を観測した。真空度を10$$^{-10}$$程度まで向上することで、量子効率は1.4$$times$$10$$^{-4}$$まで増加し、2.7nC/bunchの電子ビームを確認した。レーザーシステムの更新により、低エミッタンス,短バンチの高輝度電子パルスを安定に発生できことが可能になった。

論文

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。

論文

Experiments of high energy gain laser wakefield acceleration

出羽 英紀*; H.Ahn*; 原野 英樹*; 神門 正成*; 木下 健一*; 近藤 修司; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 中西 弘*; 小方 厚*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 410(3), p.357 - 363, 1998/00

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.7

17MeV電子線形加速器と2TW、90fsレーザーパルスを同期させ、プラズマ中でレーザー航跡場加速実験を行い、100MeVを越える加速電子を観測した。レーザーのスポットサイズの測定を行いレーザーのチャネリングを確認した。周波数領域干渉計によってプラズマの電子密度揺動を測定し、加速実験の結果と矛盾しない結果を得た。

論文

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$$^{3}$$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。

論文

Development of high duty operation RF photoinjector

酒井 文雄*; 小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 近藤 修司; 出羽 英紀*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 木下 健一*; et al.

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.473 - 475, 1997/00

コンパクトな加速器としてレーザ加速器が注目されており、原研、KEK、東大の共同研究において、加速実験が行われている。効率的な電子加速を行うためには、単パルス、低エミッタンスの電子源が必要であり、低エミッタンスの電子源としてRFフォトカソードガンを導入した。本ガンはBNL/KEK/SHIの共同研究により開発した物で、50Hzの高繰り返しを目的に開発された物である。今回は、予備実験として、繰り返し10HzにてRFフォトカソードガンの特性を取得した。実験の結果、電荷1nC、パルス幅5ns、エミッタンス2$$pi$$mm・mrad(水平方向)が得られており、ほぼ仕様を満足するものであった。

論文

Laser Wakefield Acceleration Experiments

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.513 - 515, 1997/00

プラズマ中に超短・大出力レーザーパルスを集光させると、レーザーの強いポンデラモーティブ力によってプラズマ電子がはじかれ、レーザーパルスの後にプラズマ波が励起される(レーザー航跡場)。この電場は10GV/m~100GV/mにも及び、従来の高周波加速の100MV/mよりもかなり大きな加速勾配が実現できる。この強い電場で粒子加速を行えば、大型化の一途をたどる最先端の高エネルギー加速器の小型化に貢献できる可能性がある。我々はT$$^{3}$$レーザーと呼ばれる小型の超短・大出力レーザー(典型的なパラメータは、100fs,$$>$$2TW)と東大工学部原子力工学研究施設の電子線形加速器を同期させ、電子加速実験を行った。理論的に最も高いエネルギー利得が得られる共鳴密度(4$$times$$10$$^{17}$$cm$$^{-3}$$)よりも高い密度において、100MeVを越えるエネルギー利得を得た。我々が加速実験に先立って行ったレーザーの伝播実験では回折限界を越えた伝播を示唆する結果を得ており、この高エネルギー利得はレーザーパルスがGaussian beamと異なる伝播をプラズマ中でしていることで説明できる。

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