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Yee-Rendon, B.; 田村 潤; 近藤 恭弘; 中野 敬太; 武井 早憲; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.61 - 65, 2021/10
日本原子力研究開発機構(JAEA)が提案する加速器駆動未臨界システム(ADS)の主要コンポーネントとして、30MW CW超伝導陽子線形加速器の設計を進めている。未臨界炉における熱応力の抑制のため、線形加速器には高い信頼性を持つことが主要な課題となる。本研究では、JAEA-ADS線形加速器のフォールトトレランスの能力を高めるための手法について検討を進め、ビーム運転を高速で復旧し停止期間を短縮できる障害補償スキームについて検討した。
明午 伸一郎; 中野 敬太; 大久保 成彰; 湯山 貴裕*; 石井 保行*
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.296 - 301, 2021/10
原子炉の廃棄物の有害度低減に用いる加速器駆動システム(ADS)や大強度核破砕中性子源の安定した運転のためには、ビームプロファイルモニタが重要となる。J-PARCの核破砕中性子源では、炭化珪素(SiC)の二次電子弾き出しによるマルチワイヤ-プロファイルモニタ(MWPM)用い測定を行っている。ADSのターゲット等の材料試験のためにJ-PARCで建設を計画している陽子照射施設でも、SiC製のMWPMを用いる予定としている。SiCのビーム耐久性が重要となるため、HeおよびArイオンビームを用いてSiCワイヤの劣化を測定した。本研究ではまた、2次元のビームプロファイル取得のため、蛍光型プロファイルモニタの開発を行った。アルミナを用いた蛍光体に対し、ArおよびXeイオンビームを入射し、蛍光スペクトルの測定を行った。
) reaction for the development of accelerator-based neutron sources渡辺 幸信*; 定松 大樹*; 荒木 祥平*; 中野 敬太*; 川瀬 頌一郎*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
EPJ Web of Conferences, 239, p.20012_1 - 20012_4, 2020/09
被引用回数：1 パーセンタイル：89.98重陽子ビームによる加速器中性子源は、核分裂生成物の核変換、核融合炉材料試験等の応用分野での利用が検討されている。そこで、このような加速器や中性子源の設計に有益なデータとして、大阪大学核物理研究センターにおいて、200MeV重陽子入射核反応によるリチウムの中性子生成二重微分断面積(DDX)を測定した。実験では液体有機シンチレータEJ301を用いた飛行時間法を適用し、前方0度から25度の範囲で中性子断面積データを取得した。広範なエネルギー範囲のデータを取得するため、直径及び厚さが5.08cmと12.7cmの大きさの異なる2台のシンチレータを標的から7mと20mの地点にそれぞれ設置した。ここで、中性子の検出効率はSCINFUL-QMDコードを用いて導出した。本発表では、実験値と重陽子入射断面積計算コードDEURACS及び粒子・重イオン輸送計算コードPHITSによる計算値との比較について述べる。また、25, 40及び100MeV重陽子入射による実験値を用いて、DDXの入射エネルギー依存性について議論する。
Xe ions on proton, deuteron, and carbon targetsSun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.
Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06
被引用回数：2 パーセンタイル：35.83(Physics, Nuclear)理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射によるXeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。
Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.
Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07
被引用回数：5 パーセンタイル：62.37(Physics, Multidisciplinary)陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、
Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。
真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 中野 敬太*; 佐藤 光流*; 金 政浩*; 安部 晋一郎; 濱田 幸司*; 反保 元伸*; et al.
IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(8), p.1742 - 1749, 2018/08
被引用回数：6 パーセンタイル：64.98(Engineering, Electrical & Electronic)近年、半導体デバイスの放射線耐性の低下に伴い、二次宇宙線ミューオンに起因する電子機器の誤動作現象が注目されている。本研究では、J-PARCにおいて半導体デバイスの設計ルール65nmを持つUTBB-SOI SRAMへミューオンを照射し、シングルイベントアップセット(SEU: Single Event Upset)断面積のミューエネルギーおよび供給電圧に対する依存性を明らかにした。実験の結果、ミューオンの照射エネルギーが35MeV/cから39MeV/cの範囲では、正ミューオンに比べて負ミューオンによるSEU断面積が2倍から4倍程度高い値となった。続いて、供給電圧を変化させて38MeV/cのミューオンを照射したところ、電圧の上昇に伴いSEU断面積は減少するが、負ミューオンによるSEU断面積の減少幅は、正ミューオンと比べて緩やかであることを明らかにした。さらに、PHITSを用いて38MeV/cの正負ミューオン照射実験を模擬した解析を行い、負ミューオン捕獲反応によって生成される二次イオンが、正負ミューオンによるSEU断面積のミューエネルギーおよび供給電圧に対する傾向の差異の主因となることが判った。
Liao, W.*; 橋本 昌宜*; 真鍋 征也*; 渡辺 幸信*; 安部 晋一郎; 中野 敬太*; 佐藤 光流*; 金 政浩*; 濱田 幸司*; 反保 元伸*; et al.
IEEE Transactions on Nuclear Science, 65(8), p.1734 - 1741, 2018/08
被引用回数：12 パーセンタイル：91.11(Engineering, Electrical & Electronic)設計ルールの微細化に伴い半導体デバイスのソフトエラーへの感受性が高まっており、二次宇宙線ミューオンに起因するソフトエラーが懸念されている。本研究では、ミューオン起因ソフトエラーの発生メカニズムの調査を目的とし、J-PARCにて半導体デバイス設計ルール65nmのBulk CMOS SRAMへミューオンを照射し、ソフトエラー発生率(SER: Soft Error Rate)を測定した。その結果、正ミューオンによるSERは供給電圧の低下に伴い増加する一方で、負ミューオンによるSERは0.5V以上の供給電圧において増加した。また、負ミューオンによるSERは正のボディバイアスを印加すると増加した。更に、1.2Vの供給電圧において、負ミューオンは20bitを超える複数セル反転(MCU: Multiple Cell Upset)を引き起こし、MCU率は66%に上った。これらの傾向は、負ミューオンによるSERに対し、寄生バイポーラ効果(PBA: Parasitic Bipolar Action)が寄与している可能性が高いことを示している。続いて、PHITSを用いて実験の解析を行った結果、負ミューオンは正ミューオンと比べて多量の電荷を付与できることがわかった。このような付与電荷量の多いイベントはPBAを引き起こす原因となる。
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 田中 翔也*; L
guillon, R.*; 牧井 宏之; 西中 一朗*; Orlandi, R.; 塚田 和明; Smallcombe, J.*; Vermeulen, M. J.; et al.
Physical Review Letters, 119(22), p.222501_1 - 222501_6, 2017/12
被引用回数：32 パーセンタイル：90.41(Physics, Multidisciplinary)JAEAタンデム加速器施設で行った
O+
U反応における多核子移行チャンネルを用いた実験により、
U, 
Np、および
Puの核分裂質量分布を励起エネルギー10
60MeVにおいて測定した。これらのうち、
U, 
Npのデータは本実験により初めて観測された。原子核の殻効果の減衰によって対称分裂すると予想されていた高励起エネルギーにおいても、質量分布が非対称を示すことがわかった。搖動散逸定理に基づく動力学モデル計算との比較から、この振る舞いはマルチチャンス核分裂によるものであることを明らかにした。
荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
EPJ Web of Conferences, 146, p.11027_1 - 11027_4, 2017/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.08近年、核融合マテリアルの損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、100MeVの重陽子入射によるリチウム、ベリリウム及び炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、0
から25の間の6角度とし、飛行時間法により中性子エネルギーを導出した。中性子検出器に、大きさの異なる3台の液体有機シンチレータNE213(直径及び厚さが2インチ, 5インチ, 10インチ)を用い、中性子の飛行距離をそれぞれ7, 24, 74mとした。中性子検出効率は、SCINFUL-QMDコードの計算により導出した。実験結果から、中性子エネルギー強度分布は、重陽子入射エネルギーの半分のエネルギーにおいて、重陽子ブレークアップ過程に起因するなだらかなピーク構造を持つことがわかった。また、PHITSによる計算値は、理論モデルの不備から実験値をよく再現しないことがわかった。
荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 842, p.62 - 70, 2017/01
被引用回数：8 パーセンタイル：75.2(Instruments & Instrumentation)近年、核融合材料の損傷の研究、ホウ素中性子捕捉療法、医療用放射性核種生成等の中性子源として、重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー60MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値はほとんどない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、102MeVの重陽子入射によるリチウム,ベリリウム,炭素,アルミニウム,銅及びニオブの中性子生成二重微分断面積(DDX)の測定を行った。測定角度は、ビーム軸に対して0から25の間の6角度とした。全ての実験値を評価済み核データファイルTENDL-2015の値及びPHITSコードによる計算値と比較した結果、TENDL-2015の値は全てのケースにおいて実験値を約1桁程過小評価するが、PHITSは重陽子ブレークアップ過程に起因する中性子生成断面積のピーク構造を除いて、実験値をよく再現することがわかった。
荒木 祥平*; 渡辺 幸信*; 北島 瑞希*; 定松 大樹*; 中野 敬太*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
JAEA-Conf 2016-004, p.159 - 164, 2016/09
重陽子入射核反応によるリチウム,ベリリウム,炭素等からの中性子生成データが、国際核融合材料照射施設(IFMIF)、ホウ素中性子補足療法のための施設等のターゲット設計において求められているが、広い入射エネルギー範囲において実験データがほとんどない。そこで、本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)の中性子飛行時間(TOF)コースにおいて、100MeV以上の重陽子入射によるリチウム, ベリリウム, 炭素の中性子生成二重微分断面積(DDX)を系統的に測定することを目的とした実験を進め、今回はターゲットとして炭素を用いた。中性子検出器には、直径及び厚さが5.08cm, 12.7cm及び25.4cmの液体有機シンチレータNE213を用い、それぞれ、ターゲットから7m, 24m及び74mのところに設置した。測定角度は0から25の間の6角度とし、中性子検出効率はSCINFUL-QMDコードを用いた計算から導出した。炭素に対する実験結果とPHITSコードによる計算値との比較から、重陽子入射核反応に対するモデルの不備のため、PHITSは実験値をよく再現しないことがわかった。
定松 大樹*; 渡辺 幸信*; 中野 敬太*; 川瀬 頌一郎*; 金 政浩*; 荒木 祥平*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
no journal, ,
近年、長寿命核分裂生成物(LLFP)の核変換用加速器の中性子源として、軽核標的に対する重陽子入射反応の利用が考えられている。しかし、入射重陽子エネルギー102MeVを超える領域では、重陽子入射反応の理論モデルの検証に必要な実験値が存在しない。そこで本研究では、大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、200MeVの重陽子入射によるリチウムの中性子生成二重微分断面積の測定を行った。測定は、ビーム軸に対して0から25の間の5刻みの6つの位置で行い、飛行時間法により中性子エネルギーを決定した。この測定で、広範なエネルギー範囲のデータを取得するため、大きさの異なる2台のEJ301液体有機シンチレータを設置した。測定された中性子エネルギースペクトルでは、重陽子分解反応に起因する強い前方性をもった幅広いエネルギーのピーク構造が確認された。
定松 大樹*; 渡辺 幸信*; 荒木 祥平*; 中野 敬太*; 川瀬 頌一郎*; 金 政浩*; 岩元 洋介; 佐藤 大樹; 萩原 雅之*; 八島 浩*; et al.
no journal, ,
大強度重陽子加速器中性子源は、核分裂生成物(LLFP)核変換、核融合炉材料試験等の応用分野での利用が検討されている。その加速器や中性子源の設計のため、大阪大学核物理研究センターにおいて、広い原子番号領域の天然同位体標的(Li, Be, C, Al, Cu, Nb, In, Ta, Au)への200MeV重陽子入射核反応による中性子生成二重微分断面積を測定した。実験では液体有機シンチレータEJ301を用いた飛行時間法を適用し、前方0度から25度の範囲で中性子断面積データを取得した。広範なエネルギー範囲のデータを取得するため、直径及び厚さが5.08cmと12.7cmの大きさの異なる2台のシンチレータを標的から7mと20mの地点にそれぞれ設置した。測定の結果、入射エネルギーの半分にあたる100MeV付近に、重陽子入射反応に特徴的な強い前方性を持った幅広いピーク構造が観測された。本発表では、重陽子エネルギー200MeV以下の先行研究データと合わせてPHITS等の計算コードによる計算結果との比較を行い、中性子生成に対する入射エネルギー依存性について考察を行う。
竹下 隼人; 明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)などの大強度陽子加速器施設の遮蔽設計において、高エネルギー陽子入射による核破砕生成物の核種生成量予測は基礎的かつ重要な役割を担っている。しかしながら、生成量予測シミュレーションで用いられる核反応モデルの予測精度は不十分であり、核反応モデルの改良が必要である。J-PARCセンターでは実験データの拡充と核反応モデル改良を目的に、様々な標的に対して核種生成断面積の測定を行っている。本研究では、中重核であるMn及びCo標的に対して1.3, 2.2および3.0GeV陽子ビームを照射し、放射化法により核種生成断面積データを取得した。取得したデータとモンテカルロ粒子輸送計算コードで用いられる核反応モデル(INCL-4.6/GEM, Bertini/GEM, JAM/GEM, INCL++/ABLA07)及び高エネルギー核データライブラリJENDL/HE-2007の評価値を比較することで、現状の予測精度を把握するとともに核反応モデルの改良点を考察した。
岩元 大樹; 明午 伸一郎; 西尾 勝久; 石 禎浩*; 廣瀬 健太郎; 岩元 洋介; 栗山 靖敏*; 前川 藤夫; 牧井 宏之; 中野 敬太; et al.
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)の研究開発を目的として、2019年10月より京都大学のFFAG (Fixed Field Alternating Gradient)加速器を用いたADS用核データの実験的研究プログラムを開始した。本プログラムは、数十MeVから100MeV陽子入射に対する「(1)核破砕中性子エネルギースペクトル測定」および「(2)高エネルギー核分裂測定」の二つのサブプログラムから構成される。本発表では、本プログラムの概要および実験の準備状況について紹介するとともに、最初の実験として実施する陽子入射鉄標的に対する中性子エネルギースペクトルの測定結果について報告する。
中野 敬太; 明午 伸一郎; 竹下 隼人*; 松田 洋樹; 岩元 大樹; 前川 藤夫
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物中に含まれるマイナーアクチノイドの処理法として加速器駆動核変換システム(ADS)の研究が進められている。ADSは中性子源標的及び冷却材として鉛ビスマス共晶合金を使用することから、残留放射能の推定や不純物挙動の解明に向けこれらの核種に対する放射化断面積が必要とされている。本研究では放射化法を用いることで、GeV領域の陽子に対するビスマスの放射化断面積を測定した。本発表では得られた断面積と最新の核反応モデルによる計算値の比較を示し、その再現性について議論する。
明午 伸一郎; 松田 洋樹; 岩元 洋介; 中野 敬太
no journal, ,
ADS等の大強度陽子加速器施設では、ビーム窓や標的に用いられる材料の損傷評価が重要となる。放射線に起因する材料の弾き出しは、弾き出し断面積と粒子束との積による原子あたりの弾き出し数(dpa)により評価される。弾き出し断面積の計算モデル評価には実験データが必要だが、20MeV以上のエネルギー領域に実験データはほとんど無かったため、われわれはJ-PARC 3GeVシンクロトロン加速器施設およびMR加速器施設において、0.430GeVの陽子入射に伴うアルミニウムの弾き出し断面積を測定した。J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)の核破砕中性子源では、アルミ合金製の陽子ビーム窓を用いており、建設計画中の試験では、陽子ビーム窓はMLFより高い電流密度のビームを受けるため、さらに高い精度の弾き出し評価が必要となる。核破砕反応で生成する中性子による窓の弾き出しの評価には、中性子入射の弾き出し断面積の比較検討が重要であるので、極低温に冷却したアルミニウム試料に対する14MeV中性子の照射に伴う実験データより中性子入射における弾き出し断面積を導出し、陽子入射の弾き出し断面積と比較検討した。
中野 敬太; 明午 伸一郎; 岩元 洋介; 松田 洋樹*; 吉田 誠*
no journal, ,
加速器駆動システム(ADS)等の大強度陽子加速器施設では、ビーム窓や加速器に用いられる材料の損傷評価が重要となる。原子あたりの弾き出し数(dpa)が損傷指標として用いられ、NRTモデルに基づく弾き出し断面積と粒子束の積分により導出される。陽子に対し20MeV以上のエネルギー領域では、弾き出し断面積の実験データがないため、計算モデルは十分に検討されていない。大強度陽子加速器施設の機器の寿命評価はdpaを基準とするため、信頼性の高いdpaおよび弾き出し断面積の評価が重要となる。NbはADSの超伝導加速器のコイルの材料として用いられ、この損傷評価はADSにおいて重要となる。本研究では、J-PARCの加速器施設において0.4-3GeV陽子入射におけるNbの弾き出し断面積を測定した。
中野 敬太; 岩元 大樹; 明午 伸一郎; 西尾 勝久; 石 禎浩*; 廣瀬 健太郎; 岩元 洋介; 栗山 靖敏*; 前川 藤夫; 牧井 宏之; et al.
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)の実現に向け、京都大学のFFAG加速器を用いたADS用核データの実験的研究プログラムが進行中である。本プログラムの一環として、ADSにおいて重要となるFe, Pb, Bi標的に対する数十から100MeVの陽子入射反応による生成中性子のエネルギースペクトルを測定する。発表ではこれまでに実施したFe標的に対する実験とその結果について報告する。
中野 敬太
no journal, ,
加速器駆動核変換システム(ADS)が高レベル放射性廃棄物処理法の一つとして注目されている。このADSの設計で重要となるBiとPbに対する陽子入射反応における同位体生成断面積の測定を提案する。
山田 結也*; 藤原 卓真*; 宮原 信哉*; 有田 裕二*; 佐々 敏信; 武井 早憲; 前川 藤夫; 大林 寛生; 中野 敬太
no journal, ,
加速器駆動システム(ADS)では、核破砕中性子ターゲット材および冷却材として鉛ビスマス共晶(LBE)を使用する。陽子ビームによる核破砕反応により、LBE中に様々な放射性核破砕生成物(SP)が生成し、LBEが放射化する。このため、通常運転や事故時の放射線障害の観点から、LBEからカバーガス中などへの核破砕生成物の放出と輸送挙動を把握することが重要である。今回、アルカリ金属元素の中で生成量が多いCs及びRbがLBEから蒸発する挙動を把握するため、Knudsen流出質量分析装置を用いて、それらの蒸発する化学種や蒸気圧を測定した。その結果CsやRbはLBE中から揮発しやすいことがわかった。
