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論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:93.65

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

Surface modification effects on hydrogen absorption property of a hydrogen storage alloy by short pulse laser irradiation

阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm$$^{2}$$付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。

論文

Demonstration of heat resistant fiber Bragg grating sensors based on femtosecond laser processing for vibration monitoring and temperature change

西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行

Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 9(3), p.221 - 224, 2014/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Nanoscience & Nanotechnology)

耐熱FBGセンサをフェムト秒レーザー加工により製作し、原子炉配管の高温に適用した。このセンサを鋼板表面に実装し、共振条件での振動試験を実施した。本センサの耐熱性能は600$$^{circ}$$Cである。安定化波長可変レーザーを使用して原子炉の日常点検のモニタとして利用できることを試験した。このセンサを繰り返し歪み計測を行なえるよう振動鋼板に取り付けた。溶接、ロウ付け、半田付け、そして貴金属接着剤など、各種の取り付け方法について議論した。

論文

New instrumentation using a heat resistant FBG sensor installed by laser cladding

西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 6 Pages, 2014/07

2007年より、原子力機構ではレーザー・光技術を用いた構造健全性の監視技術開発を実施してきた。超短パルスレーザー加工によるFBGセンサが最有力手段である。耐熱性を最も有効に活かすためにレーザー肉盛り加工により埋め込みを行った。ステンレス鋼材に溝加工を施した。熱源にはQCWレーザーを使用し、フィラーワイヤを溶接した。溶接ビードは良好なものとなった。FBGセンサはしっかりと固定されたが、反射スペクトルに劣化は認められなかった。FBGセンサは衝撃や音響振動を効果的に検出することができた。加熱により6nmの反射ピークのシフトが得られ、これは600度の温度上昇に相当する。FBGセンサを固定するための小型レーザー肉盛り装置についても紹介を行った。

論文

Demonstration of heat resistant Bragg grating by femtosecond laser processing for vibration monitoring

西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也; 寺田 隆哉; 大道 博行

Proceedings of 1st Smart Laser Processing Conference 2014 (SLPC 2014), 4 Pages, 2014/04

耐熱FBGセンサがフェムト秒加工により製作された。これらセンサを原子炉配管に適用するために、高温での振動試験が試みられた。このFBGセンサは600$$^{circ}$$Cでの耐熱性能を示した。波長可変レーザーを用いた周波数安定化検出システムが試験された。これは原子炉での日常点検における構造健全性の確認に役立つ。このFBGセンサは振動により歪が誘起された鋼板の上に取り付けられた。FBGセンサの金属モールドのため、溶接、ロウ付け、貴金属微粒子接着剤について考察を行った。

論文

Measurement of DNA double-strand break yield in human cancer cells by high-current, short-duration bunches of laser-accelerated protons

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 前田 拓也*; 榊 泰直; 堀 利彦*; 小倉 浩一; 西内 満美子; 手島 昭樹*; 西村 博明*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 50(10), p.106401_1 - 106401_7, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.54(Physics, Applied)

To investigate the radiobiological effects of high dose rates that are attributed to high current, short bunch beam generation with laser-dreven ion acceleration, we have developed an experimental setup that uses laser-accelerated protons. ${it In-vitro}$ human lung cancer cells: A549 pulmonary adenocarcinoma are irradiated with a laser-accelerated proton bunches with a duration of $$2 times 10^{-8}$$ s and flux of $$sim10^{15}$$ cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$, amounting to single bunch absorbed dose at the 1 Gy level. The double-strand break (DSB) yield in cell DNA is analyzed for the laser-accelerated proton beam at an average LET of 41 keV/$$mu$$m.

論文

Efficient multi-keV X-ray generation from a high-Z target irradiated with a clean ultra-short laser pulse

Zhang, Z.*; 錦野 将元; 西村 博明*; 河内 哲哉; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 小倉 浩一; 余語 覚文; 岡野 泰彬*; et al.

Optics Express (Internet), 19(5), p.4560 - 4565, 2011/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:65.65(Optics)

近年の超高強度レーザー技術の進展により、高輝度の単色X線パルスの発生が実現している。そこで高コントラスト超高強度フェムト秒レーザーパルスによるモリブデンと銀平板ターゲットを用いた高効率K殻特性X線発生実験を行った。Mo 17keVとAg 22keVのX線発生効率の絶対値の計測を行い、これまでの理論予測値と同じ程度の高効率でX線が発生していることを確認した。

論文

Development of inspection and repair technology for the micro cracks on heat exchanger tubes

西村 昭彦; 菖蒲 敬久; 岡 潔; 山口 智彦; 島田 幸洋; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉

レーザ加工学会誌, 17(4), p.207 - 212, 2010/10

高速増殖炉の熱交換器伝熱管に発生する微小亀裂を検査し補修するため、複合型光ファイバスコープを用いたプローブ試作機を開発した。本プローブはレーザー加工ヘッドと渦電流探傷装置も構成品に加えられている。超短パルスレーザー蒸発は、材料表層の加工硬化層の除去に用いることができる。加えて、スポットレーザー溶接が微小亀裂の補修に用いられた。このプローブシステムは、熱交換器の寿命を延ばすことにより、安全かつ経済的な選択肢を高速増殖炉の保守保全に与えることができる。

論文

複合型光ファイバを用いた1インチ伝熱配管用観察補修レーザー加工ヘッドの開発

岡 潔; 西村 昭彦; 関 健史*; 赤津 朋宏*; 山下 卓哉

保全学, 8(4), p.37 - 42, 2010/01

現在のFBR原型炉であるもんじゅの熱交換器は蒸発器と加熱器を組合せた構造であり、蒸発器の伝熱管内には高温水と蒸気が混相流として流れ、外側を液体ナトリウムが流れる。これまでは渦電流深傷(Eddy Current Testing: ECT)による検査により伝熱管に欠陥が発見された場合、伝熱管を施栓により塞ぐのが対処の基本であった。しかしながら、施栓の割合が高くなると、有効伝熱面積が減少するため、熱交換率が低下することとなる。そこで、FBRで使用する伝熱管配管の検査・補修のための統合ツール開発を目的とし、本報告では、複合型光ファイバスコープ及びレーザー加工ヘッドの製作を行い、基礎的な動作検証を行った結果を述べる。

論文

伝熱管内壁検査補修技術開発,2; ソフトウェア開発と性能試験準備

西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; 赤津 朋宏*; 関 健史*; Mihalache, O.; 島田 幸洋; 田川 明広; 山下 卓哉

日本保全学会第6回学術講演会要旨集, p.250 - 253, 2009/08

高速増殖炉の熱交換器伝熱管の保守保全のため、新型のプローブシステムの設計及び製作を行った。本報告ではシステムの要素技術のうち、複合型光ファイバスコープとレーザー及び画像撮影システムを結合させるカップリング装置及びレーザー加工ヘッドとECT探勝システムを動作させるソフトウェアの開発について述べる。

口頭

高速増殖炉における非破壊検査技術の現状と発展

山下 卓哉; 西村 昭彦; 土田 昇; 山口 智彦; 岡 潔; 藤木 一成*; 島田 幸洋

no journal, , 

再臨界の準備を進めている「もんじゅ」や次世代の高速増殖炉において重要となるプラント保全技術を展示した。展示内容は、(1)EMAT, (2)ECT, (3)レーザー加工ヘッドの3つに大別される。(1)と(2)は欠陥の検査技術であり、(3)は伝熱管内壁の補修技術である。平成21年度には、これらが統合されて検査・補修・保全の機能を有する新型プローブが誕生する。(3)のレーザー加工ヘッドに接続するものとして複合光ファイバがある。この複合光ファイバは関西光科学研究所において内視鏡治療器具として開発を進めている。

口頭

火山噴火シナリオ作成手法の予察的な検討

村上 亮*; 川村 淳; 大井 貴夫; 牧野 仁史; 西村 卓也*; 梅田 浩司; 瀬尾 俊弘

no journal, , 

本研究は、火山噴火シナリオ構築の具体的手法として、高レベル放射性廃棄物地層処分野で検討されてきたFEPを用いた手法を火山活動推移シナリオ構築に応用することに最大の特徴がある。火山活動進展に伴う火山の状態を示すものとして、地震計による火山性微動の増加,殻変動観測による火山体の膨張や火口付近の温度上昇などの観測結果や火口付近の水蒸気や火山性ガスの噴出量の増加、噴煙の発生など観察事実が得られる。それらの状態が進展する原因は、熱源としてのマグマの移動、マグマと地下水接触による地下水流動及び地下水質の変化、マグマの移動に起因する応力場の変化や地形形状の変化などの要因の相関関係から推定される。すなわち、火山活動進展の事象連鎖を追跡するシナリオを構成する要素として、観測・観察結果によって示される「状態: Feature」を、地下で発生している要因を「出来事: Event・過程・経過: Process」として関連づけることにより火山の噴火の推移を記述できると考えられる。このアプローチは、高レベル放射性廃棄物地層処分におけるFEPによる整理と同様の視点を有しており、火山噴火シナリオへの拡張の可能性を有している。そこで、上記に基づく予察的な検討として火山の噴火に関する既往の文献等から得られた火山噴火に関する情報を「Feature」,「Event」及び「Process」に分類・整理したうえ、FEPを用いたシナリオ構築手法の適用を試みた。その結果、これらの手法が火山噴火シナリオの構築に応用できる見通しを得た。

口頭

伝熱管内壁検査補修技術開発,1; 微小欠陥の検査機能向上に関する技術開発について

山口 智彦; Mihalache, O.; 岡 潔; 山下 卓哉; 田川 明広; 西村 昭彦

no journal, , 

高速増殖炉の蒸気発生器伝熱管(SG)の検査補修技術の実現を目指し、伝熱管内壁面に生じる微小欠陥を早期に発見し、その場で補修を可能とする新プローブの開発を行っている。本研究では、SGをより安全かつ経済的に運転するための検査・補修技術として、空間分解能が高いマルチコイル型ECTセンサ(10ch)とレーザー補修と補修箇所の目視確認を行うための複合型光ファイバを組合せた検査補修装置の開発を実施している。本報では文部科学省の委託事業でH19年度に実施したマルチコイルセンサの欠陥検出性能と複合型光ファイバの基本性能を確認したので報告する。

口頭

複合型光ファイバを用いた配管内観察補修レーザー加工ヘッドの開発

岡 潔; 西村 昭彦; 山下 卓哉

no journal, , 

高速増殖炉の原型炉である「もんじゅ」の熱交換器は、渦電流深傷(ECT)による検査により伝熱管に欠陥が発見された場合、伝熱管を施栓により塞ぐのが対処の基本であった。現在、ECTの検出性能の向上とともに、発見した微細な欠陥を補修することで施栓を回避することが望まれている。そこで著者らは、配管溶接・切断用レーザー光導光用光ファイバ,画像伝送用光ファイバ,照明用光ファイバを同軸上に配置した複合型光ファイバスコープを適用し、外径25mmの新型レーザー加工ヘッドの開発を行っている。本件では、複合型光ファイバスコープ及びレーザー加工ヘッドの製作を行い、基礎的な動作検証を行ったので報告する。

口頭

伝熱管内検査補修技術開発,2; レーザー加工を用いた伝熱管内壁の補修技術開発について

西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉

no journal, , 

次世代FBRの補修保全技術として、SGの伝熱管内壁の微小欠陥を発見後には、その場でこれを補修することで施栓を回避しSGの寿命を伸ばすことが望まれる。このためECTによる微小欠陥の発見に続いてレーザー加工による溶接補修を実施する新プローブ開発を進めている。本開発では、核融合用ブランケット冷却配管のレーザー切断ロボット技術の実績をベースに、最新のECT検査技術とレーザー加工技術の融合を試みる。本報告ではECTによる微小欠陥検出に関する報告に続いて、微小欠陥の補修機能について報告する。マルチコイル型ECTセンサと探傷器により検出した伝熱管内壁の微小欠陥を補修するため、専用のレーザー加工ヘッドを試作し動作確認を終了した。また、実機SGを模擬した伝熱管補修試験の実施に向けての準備を開始した。なお、本研究は、文部科学省の委託事業「原子力システム研究開発事業」の一環として実施した。

口頭

FEP解析手法を応用した火山噴火シナリオの検討; 伊豆大島への適用事例

村上 亮*; 川村 淳; 佐々木 寿*; 牧野 仁史; 瀬尾 俊弘; 西村 卓也*; 梅田 浩司; 大井 貴夫; 下司 信夫*; 及川 輝樹*

no journal, , 

火山噴火シナリオは、従来、主として火山活動の物理・科学的な機構の理解に基づき、経験論的に噴火の推移について検討されてきた。しかしながら、火山噴火シナリオをある火山の経験論だけに基づいて検討した場合、過去にその火山が経験したことのない事象は、シナリオから抜け落ちる恐れがある。そのため、いろいろな火山を対象として情報を収集し、抜け落ちをフォローする手法を整備する必要がある。それに対応するために、本研究では地層処分で検討されてきたシナリオ解析手法(FEP解析手法)を火山噴火に応用し、火山活動の進展の予測に資する火山噴火シナリオ解析手法の開発を目的とした。その結果、FEP解析手法を適用することにより、火山噴火シナリオが構築可能である見通しを得た。また、地層処分で開発されたFEP解析手法の他の分野への適用可能性についての見通しも得られた。今後は、情報の充実を図るとともに、他の火山への適用も検討する。また、本作業を通して、FEP解析手法の改良を行う。

口頭

伝熱管内壁検査補修技術開発,3; ソフトウエアの開発と要素技術の統合

西村 昭彦; 岡 潔; 山口 智彦; Mihalache, O.; 田川 明広; 山下 卓哉

no journal, , 

現在、Na冷却型FBRの検査補修技術として、SGの伝熱管内壁の微小欠陥を発見後に直ちに補修することで施栓を回避しSGの寿命を伸ばすことが必要となった。このためECTによる微小欠陥の発見に続いてレーザー加工による溶接補修を実施する新プローブ開発を進めている。本開発では、日本原子力学会秋の大会での発表に続いて、最新のECT検査技術とレーザー加工技術のソフトウエア開発とシステム統合化について報告する。

口頭

J-KARENレーザーを用いた高エネルギープロトン加速研究

森 道昭; 小倉 浩一; 余語 覚文; 西内 満美子; 桐山 博光; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.

no journal, , 

JAEAにおける、J-KARENチタンサファイアレーザーを用いて、陽子線がん治療のためのレーザー駆動イオン加速研究を行った。最近の結果では、厚み2.5$$mu$$mのステンレスターゲットに38fs/1.8J,コントラスト10$$^{10}$$のレーザー光を集光・照射することで、7MeVのカットオフエネルギーを持つ陽子ビームの生成を観測している。この結果は、レーザー駆動陽子線がん治療装置開発に関連したスケーリングを明らかにするうえで重要な成果である。講演では、この成果を中心に研究開発の近況について報告する。

口頭

原子力機構J-KARENレーザーによるイオン発生実験の現状

西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.

no journal, , 

光医療バレープロジェクトにおいて開発中のレーザー駆動陽子線加速器の陽子線加速部分の研究の進捗状況を発表する。原子力機構関西光科学研究所のup-gradeされたJ-KARENレーザーを薄膜ターゲットに照射して、14MeVの最高エネルギーを持つ陽子線を確認した。up-gradeされたJ-KARENレーザーの特徴は、短パルス(45fs)、かつ極高コントラスト($$>$$10$$^{11}$$)であり、コントラストに関しては、世界最高レベルに達するものである。J-KARENレーザーを薄膜ターゲットにノーマル方向より照射することにより、陽子線の最大エネルギーの膜厚依存性(100nm-1$$mu$$m)を計測した。その結果Al2$$mu$$mを使用した場合に最高エネルギー14MeVを記録した(TOF及びCR-39による計測)。加速された陽子線の出射方向はターゲットノーマル方向であり、TNSAメカニズムによって加速されていると思われる。Al2$$mu$$mよりも薄い薄膜を使った場合の陽子線の最高エネルギーは低くなっており、レーザーパルスに先行する背景光成分によって、薄膜がblow outされていることをあらわしていると思われる。さらなる陽子線の高エネルギー加速のためには、プラズマミラー等の背景光カットの手段の導入をする必要がある。

口頭

FEP解析手法を応用した火山噴火シナリオ構築手法の検討

村上 亮*; 川村 淳; 牧野 仁史; 下司 信夫*; 及川 輝樹*; 佐々木 寿*; 瀬尾 俊弘; 西村 卓也*; 梅田 浩司; 大井 貴夫

no journal, , 

本研究では、高レベル放射性廃棄物処分で開発したFEP解析手法を応用し、既存の火山噴火の事例に関する情報を用いた火山噴火シナリオの検討を試みた。火山噴火では地殻変動をはじめ地震、重力など多くの観測項目が地表で観測される。火山噴火の専門家は観測される事象の変化から地下のマグマの活動状況を推定し、さらに次にどのような状況に至るかを推定する。例えば、「静穏な状態」から「火山体周辺の広域膨張」が観測された場合「マグマ溜まりの膨張」という状況が推定され、さらにそれを引き起こすための「マグマ溜まりへのマグマの供給」というプロセスが推定される。一方、地下でどのような現象が発生すれば地表でどのようなことが観測されるかという逆解析的な推定もなされる。例えば、マグマの供給によるマグマ溜まりの膨張には「地殻変動」のほか、「深部の地震の発生」などが観測される可能性がある。そこで、この上記のことをもとに、マグマ活動に伴う地下の状況変化とそれにかかわるプロセスを関数的な観点で演繹的に推定し、その際の観測情報の整理を試みた。これらのことをFEP解析を応用して展開することにより、火山噴火シナリオを構築できる見通しを得た。

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