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論文

Model magnet development of D1 beam separation dipole for the HL-LHC upgrade

中本 建志*; 菅野 未知央*; Xu, Q.*; 川又 弘史*; 榎本 瞬*; 東 憲男*; 出崎 亮; 飯尾 雅実*; Ikemoto, Yukio*; 岩崎 るり*; et al.

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4000505_1 - 4000505_5, 2015/06

近年、大強度加速器施設におけるビーム高強度化を実現するため、強い放射線環境下で安定に高磁場を形成可能な超伝導磁石システムが求められている。本研究では、大型ハドロン衝突型加速器(Large Hadron Collider: LHC)の高輝度化アップグレード計画において、数十MGy級の耐放射線性を有するビーム分離用双極超伝導磁石システム(D1システム)を開発することを目指している。このシステムには超伝導材料や電気絶縁材料が用いられるが、電気絶縁材料にはコイル線材間の隙間を埋める成形性と十分な耐放射線性が要求される。我々は高い成形性、放射線照射時の低分解ガス生成能と高強度維持を実現したガラス繊維強化ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂を開発した。従来のガラス繊維強化エポキシ(G10)樹脂の場合、10MGyの$$gamma$$線照射後、4$$times$$10$$^{-5}$$mol/gのガスが発生し、曲げ強度が初期値の60%である280MPaまで低下したのに対し、BTでは100MGyの$$gamma$$線照射後、5$$times$$10$$^{-5}$$mol/gのガス発生量と初期値の90%である640MPaの曲げ強度を示した。今後、NbTi系超伝導線材の開発と磁石デザインを行ない、D1システム用モデル磁石を製作する予定である。

論文

Safety requirements expected for the prototype fast breeder reactor "Monju"

齋藤 伸三; 岡本 幸司*; 片岡 勲*; 杉山 憲一郎*; 村松 健*; 一宮 正和*; 近藤 悟; 与能本 泰介

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 10 Pages, 2015/05

Japan Atomic Energy Agency set up "Advisory Committee on Monju Safety Requirements" in order to establish original safety requirements expected to the prototype FBR "Monju" SFRs use sodium as coolant. It is not necessary to increase primary system pressure for power generation because of the high boiling point of sodium (883$$^{circ}$$C at atmospheric pressure) and sodium coolant liquid level can be maintained by guard vessels. It would therefore not result in core uncovering accident in early stage even in the case of a loss of primary coolant accident which could occur in LWRs, and hence forced pressure reduction and coolant injection are not necessary for SFRs. Liquid sodium can be used in the wide temperature range and be cooled by natural circulation. In addition, multiple accident management strategies by manual operation can be applied because temperature increase is generally gradual even under accident conditions and grace period (several to several ten hours) before significant core damage occurs can be achieved due to large heat capacity of sodium in systems. This paper summarizes the above mentioned safety requirements expected to Monju discussed by the committee.

論文

Distribution of supernova properties in the early universe

冨永 望*; 岩本 信之; 野本 憲一*

AIP Conference Proceedings 1594, p.52 - 57, 2014/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:43.05

宇宙で最初の金属汚染は種族IIIの超新星爆発によってもたらされ、その化学組成は超金属欠乏星の組成分布に残されていると考えられている。超金属欠乏星の観測数が増えるにつれ、種族IIIの超新星爆発に関する特性を統計的に制限することができるようになった。我々は金属量[Fe/H]$$_sim^{<}$$-3.5の超金属欠乏星48天体に対して個々の組成分布を再現する種族III超新星モデルを構築し、超金属欠乏星の組成比から超新星の特性(Fe-56放出量、残される中心天体質量)を見出した。この関係は現在の超新星に比べて、種族III超新星のFe-56放出量が少ない可能性を示唆していた。

論文

Abundance profiling of extremely metal-poor stars and supernova properties in the early universe

冨永 望*; 岩本 信之; 野本 憲一*

Astrophysical Journal, 785(2), p.98_1 - 98_23, 2014/04

 被引用回数:54 パーセンタイル:6.33(Astronomy & Astrophysics)

宇宙最初の重元素汚染は種族III星の超新星爆発に起因しており、これによる宇宙の化学進化は超金属欠乏(EMP)星の化学組成に残されている。EMP星の観測数の増大により種族III超新星の特性に制限が課せられるようになった。われわれは超新星モデルにより計算された組成をEMP星の化学組成と比較することで種族III超新星の特性を調査した。本研究では特に金属量が太陽の1/3000より小さい金属欠乏星のみを考慮することで、観測されたEMP星の組成とこの組成を再現する超新星の特性との間にある関係を導き出した。これらの関係式からEMP星の組成分布を種族III超新星の特性へ変換することで、現在観測される超新星と比較可能な特性を得た。

論文

Manufacture of the winding pack and development of key parts for the JT-60SA poloidal field coils

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 吉田 清; 栗原 研一; 長谷川 満*; 久野 和雄*; 野元 一宏*; 堀井 弘幸*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4202304_1 - 4202304_4, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:53(Engineering, Electrical & Electronic)

日本が担当しているJT-60SAのポロイダル磁場コイルのうち、中心ソレノイド(CS)については、巻線機が完成して調整中であり、平衡磁場コイル(EF)コイルについては、一号機となるEF4コイルが製造を開始し、これまでに本コイルを構成する10個のダブルパンケーキコイル(DP)のうち4個のDPが完成している。また、3つのDPについては寸法検査も行われ、電流中心の誤差は、+2.2mmから-2.1mmの範囲であり、設計誤算範囲である$$pm$$3mmよりも十分小さくなっていることがわかった。このことから、本コイル製造は順調に進んでいるものと判断できる。一方、巻線を構成する部品である、冷媒入口部や巻線終端部の製作は、コイル巻線作業直後に行われる作業でもあるので、早急に設計を完遂する必要がある。特にCSは大きな電磁力を生じることから、設計条件が厳しくなる。まずインレットについては、この電磁力に耐えるうえに、加工時に超伝導線を傷つけないようにする設計ができた。巻線終端構造については、ITERで提案されているものに比べ簡素でありながら、フープ力に耐えつつ絶縁性能も保持する構造とすることができた。これにより、終端部の占有空間が小さくなって巻線の欠ターン数を少なくでき、プラズマ運転領域の確保に貢献した。

論文

Production of the $$p$$-process nuclei in the carbon-deflagration model for type Ia supernovae

日下部 元彦*; 岩本 信之; 野本 憲一*

Astrophysical Journal, 726(1), p.25_1 - 25_11, 2011/01

 被引用回数:37 パーセンタイル:20.57(Astronomy & Astrophysics)

炭素爆燃型超新星モデルにおける$$p$$-過程元素の合成計算を行った。$$p$$-核は爆燃波がCO白色矮星の外層を通過するときに、その領域に存在していた重い原子核の光分解反応により合成される。$$p$$-核の約50%が太陽系組成と同じ分布をもって合成されることを見いだした。また、II型超新星では過少生成されていたMoやRuが他の$$p$$-核と同程度に合成されることを確認した。この研究結果から、II型とI型超新星での酸素,鉄,$$p$$-核のイールドを比較することにより、Ia型超新星爆発が太陽系に存在している$$p$$-核へ重要な寄与をしていることを指摘した。

論文

Empirical abundance scaling laws and implications for the $$gamma$$ process in core-collapse supernovae

早川 岳人; 岩本 信之; 梶野 敏貴*; 静間 俊行; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

Astrophysical Journal, 685(2), p.1089 - 1102, 2008/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:43.82(Astronomy & Astrophysics)

太陽系には約290種類の安定同位体が存在している。鉄より重い元素の約99%は中性子の捕獲反応で生成されたことが判明している。その一方で、陽子過剰領域側には中性子の捕獲反応では生成できない$$p$$核と呼ばれる35核種類の同位体が存在している。われわれは太陽組成を分析して$$p$$核の組成に関する経験則を発見した。この経験則は35核種類の$$p$$核のうち27核種が超新星爆発の光核反応で生成された証拠である。さまざまな天体環境における超新星爆発の元素合成モデル計算を行い、この経験則が発現するメカニズムを解明した。また、残りの8核種の$$p$$核の天体起源について議論した。

論文

Supernova nucleosynthesis in the early universe

冨永 望*; 梅田 秀之*; 前田 啓一*; 野本 憲一*; 岩本 信之

Proceedings of the International Astronomical Union, Volume 4, Symposium S255, p.189 - 193, 2008/06

宇宙で最初の重元素は種族IIIの超新星爆発によって作られた。その痕跡は超金属欠乏星の組成パターンとして残されている。われわれは超金属欠乏星の組成パターンと超新星爆発の元素合成計算から得られたイールドとを比較することにより、種族III超新星における元素合成の性質を調べた。この研究では特に(1)エネルギー注入率を変えたジェット状超新星爆発、及び(2)爆発エネルギーと初期質量を変えた球対称超新星爆発による元素合成に注目している。得られた計算結果によると、超金属欠乏星の多様性[(1)低金属量における高い[C/Fe]比,(2)金属量の変化に伴う組成比の変化の傾向]は種族III超新星の多様性によって説明できることを明らかにした。

論文

Supernova nucleosynthesis and extremely metal-poor stars

冨永 望*; 梅田 秀之*; 前田 啓一*; 岩本 信之; 野本 憲一*

AIP Conference Proceedings 1016, p.49 - 54, 2008/05

2次元特殊相対論的流体コードを用いて種族III 40$$M$$$$_odot$$のジェット状超新星爆発における流体的及び元素合成的な性質を調べ、計算で得られたイールドの組成パターンを金属欠乏星のものと比較した。その結果、鉄族元素の放出及び元素合成を受けていない物質のフォールバックにより超金属欠乏星の組成パターンを再現できることを示した。また、エネルギー注入率の異なるジェット状爆発により金属欠乏星の組成パターンの違いを説明できることを明らかにした。

論文

Spectroscopic studies of extremely metal-poor stars with the subaru high-dispersion spectrograph, 4; The $$alpha$$-element-enhanced metal-poor star BS 16934-002

青木 和光*; 本田 敏志*; Beers, T. C.*; 比田井 昌英*; 岩本 信之; 冨永 望*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*; Norris, J. E.*; Ryan, S. G.*

Astrophysical Journal, 660(1, Part1), p.747 - 761, 2007/05

 被引用回数:39 パーセンタイル:25.02(Astronomy & Astrophysics)

以前の元素組成解析で、MgとScが非常に豊富であることが知られていた超金属欠乏星BS16934-002に対して、さらに詳しい元素組成解析を行った。典型的な金属欠乏星であるHD122563の組成との比較から、BS16934-002は、O, Na, Mg, Al、並びにScの過剰が明らかとなった。しかしながら、炭素,窒素、及び$$alpha$$-元素の過剰で知られる超金属欠乏星CS22949-037とCS29498-043とは異なり、炭素と窒素の過剰は見られなかった。このような特異な組成を持った星の元素組成の起源を説明できるモデルはこれまで存在しなかったので、この研究では超新星爆発を起こす前に多くの外層質量を失った大質量星モデルを仮定し、超新星爆発後の元素合成結果との比較及び議論をしている。

論文

The Connection between $$gamma$$-ray bursts and extremely metal-poor stars; Black hole-forming supernovae with relativistic jets

冨永 望*; 前田 啓一*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*; 田中 雅臣*; 岩本 信之; 鈴木 知治*; Mazzali, P. A.*

Astrophysical Journal, 657(2, Part2), p.L77 - L80, 2007/03

 被引用回数:100 パーセンタイル:6.48(Astronomy & Astrophysics)

長い継続時間を持つ$$gamma$$線バースト(GRB)は明るく大きなエネルギーを持ったIc型超新星(このような超新星は極超新星(HNe)と呼ばれる)と関連があると考えられている。しかし、最近発生したGRB060505と060614では、超新星が観測されなかった。このことから超新星の明るさの上限は、GRBに付随するHNe(GRB-HNe)の約100倍も暗いと推測された。この上限値は、放出された$$^{56}$$Niの質量では、約$$10^{-3}M_odot$$に対応する。このように少ない$$^{56}$$Ni放出量は、暗いII型超新星として観測されている。HNeや暗い超新星は金属欠乏星の形成にも関連していると考えられている。この論文では、相対論的ジェットにより誘発された40$$M_odot$$の爆発モデルを用いて、爆発や元素合成が計算されている。このモデルは、GRB-HNeや明るい超新星を伴わないGRBを統一的な手法で説明することができる。その結果として、われわれは、明るい超新星を持たないGRBでは$$10^{-4}-10^{-3}M_odot$$、又は、$$10^{-6}M_odot$$$$^{56}$$Niが合成されていると予想する。

論文

Principle of universality of $$gamma$$-process nucleosynthesis in core-collapse supernova explosions

早川 岳人; 岩本 信之; 梶野 敏貴*; 静間 俊行; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

Astrophysical Journal, 648(1, Part2), p.L47 - L50, 2006/09

 被引用回数:17 パーセンタイル:52.25(Astronomy & Astrophysics)

コア爆縮型超新星爆発モデルを用いて、$$gamma$$過程の普遍性の原理を追及した。$$gamma$$過程の普遍性とは個々の独立した超新星爆発において、光核反応で生成されるp核と呼ばれる同位体と、元の原子核であるs核と呼ばれる同位体の量の比が元素に関係なく一定であるという現象である。この$$gamma$$過程の普遍性は、次の3つのメカニズムによって発現することが判明した。まず、超新星爆発以前に発生するs過程によって元の原子核の質量分布が変化することである。次に、光核反応で生成されるp核と元のs核の比が原子核反応に依存しないという事実である。最後が、p核が生成される$$gamma$$過程の発生する領域が移動することである。われわれの計算は、これまで知られていた普遍性を拡張した。p核とs核の比が一定であるばかりでなく、s/pの値が特別な値である3になるという普遍性である。この拡張された普遍性を検証するために、インジウムの同位体分離を伴った天体観測を提唱する。

論文

Explosive nucleosynthesis in different ${it Y$_{e}$}$ conditions

岩本 信之; 梅田 秀之*; 野本 憲一*; 冨永 望*; Thielemann, F. K.*; Hix, W. R.*

AIP Conference Proceedings 847, p.409 - 411, 2006/07

金属欠乏星の組成分布は超新星モデルにより全体的にはよく再現されているが、ScやKに対してはモデルによる合成量が少なすぎるために問題となっていた。しかし、最近の超新星シミュレーションによれば、中心に近い放出物質は大量のニュートリノ放射を受けるために、その物質本来の${it Y$_{e}$}$(核子1個あたりの電子数)から大きく変化し${it Y$_{e}$}$ $$>$$0.5を超えることもあることが報告された。そして、この環境における爆発的元素合成では、ScやZnが多く作られることが示された。われわれは種族IIIの超新星において爆発的Si燃焼が起こる領域の${it Y$_{e}$}$を0.48$$sim$$0.58まで変化させて元素合成計算を行った。この結果を使ってSc, K, Znなどの合成量の${it Y$_{e}$}$依存性を議論し、金属欠乏星で観測された組成分布と比較した。

論文

The $$p$$-process in the carbon deflagration model for type Ia supernovae and chronology of the solar system formation

日下部 元彦*; 岩本 信之; 野本 憲一*

AIP Conference Proceedings 847, p.424 - 426, 2006/07

炭素爆燃型超新星爆発モデルで合成された短寿命放射性核種($$^{53}$$Mn, $$^{92}$$Nb, $$^{97}$$Tc、そして$$^{146}$$Sm)による原子核年代測定法を利用して、太陽系形成の年代学を行っている。われわれは$$p$$-過程元素合成の結果を銀河の化学進化モデルへ適用することにより、太陽系形成環境について議論した。

論文

Chemical abundances in the secondary star of the black hole binary V4641 Sagittarii (SAX J1819.3-2525)

定金 晃三*; 新井 彰*; 青木 和光*; 有本 信雄*; 比田井 昌英*; 大西 高司*; 田実 晃人*; Beers, T. C.*; 岩本 信之; 冨永 望*; et al.

Publications of the Astronomical Society of Japan, 58(3), p.595 - 604, 2006/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:70.86(Astronomy & Astrophysics)

ブラックホール連星にある伴星V4641 Sgrについて分光観測を行い、10元素についてその存在比を得た。その結果、NとNaが太陽と比べて、それぞれ0.8dex程度過剰であることを見いだした。また、ほかの元素(C, O, Mg, Al, Si, Ti, Cr, Fe)を二つの典型的な晩期型B型星と比べた結果、それらの星の組成比の間には顕著な違いがなく、太陽組成と同じであった。V4641 Sgrで観測された組成を説明するようなモデルを構築した結果、ブラックホールの親星の最期に起きた超新星は、Ni-56を放出しない暗いタイプのものであったという示唆を得た。

論文

Evidence for p-process nucleosynthesis recorded at the solar system abundances

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

European Physical Journal A, 27(S1), p.123 - 128, 2006/03

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

ビックバンで、水素からリシウムまでの軽元素が生成された。より重い元素は、銀河系内に存在した、さまざまな恒星の中の核反応で生成され、星間物質に蓄積されていった。その中から、約46億年前に太陽系が誕生した。そのため、太陽組成には過去に行われた銀河系内の元素合成が記録されている。鉄より重い重元素の約99%は、2つの中性子捕獲反応過程で生成されたことが判明している。その一方で、中性子では生成できないp核と呼ばれる原子核が存在しており、過去50年間にわたり天体起源が研究されてきた。これまで提案された仮説は、高エネルギー宇宙線により破砕反応,中性子のX線バーストによる急速な陽子捕獲反応,超新星爆発の光核反応による生成,超新星爆発のニュートリノ反応による生成等である。われわれは、太陽組成から、このp核が、中性子で生成された種となる原子核から、超新星爆発のような膨大な光による光核反応で生成された証拠を発見した。

論文

Enrichment of very metal poor stars with both $$r$$-process and $$s$$-process elements from $$8-10M_odot$$ stars

和南城 伸也*; 野本 憲一*; 岩本 信之; 石丸 友里*; Beers, T. C.*

Astrophysical Journal, 636(2, Part1), p.842 - 847, 2006/01

 被引用回数:33 パーセンタイル:31.76(Astronomy & Astrophysics)

最近の分光観測から炭素や$$s$$-過程元素を豊富に含んだ金属欠乏星(金属量[Fe/H]$$<-2$$)の存在が明らかとなった。これらの星の元素組成は、連星系に属しており、もう一方の星(主星)が以前、漸近巨星分枝段階にあったときに合成された$$s$$-過程元素がガス輸送により、観測された星(伴星)の表面を汚染した結果であると考えられている。しかし、このような星の中には、太陽系組成での$$s$$-過程元素におけるBa/Eu比と比べて、より小さなBa/Eu比を持つものが存在することが明らかとなった。われわれはこの特異なBa/Eu比の成因を説明するために、「連星系中にある$$8-10M_odot$$の星が漸近巨星分枝段階で$$s$$-過程元素を合成・放出し、その後さらに超新星爆発を起こして$$r$$-過程元素が合成・放出されたことにより、$$s$$-過程及び$$r$$-過程元素を含んだガスが伴星の表面を汚染したためである」というシナリオを提案した。そして、われわれは超新星爆発によって放出され、伴星に降着するEuの質量を計算し、その量は、もし連星の公転周期が一年であると仮定すると、銀河の化学進化で評価されている一回の超新星爆発あたりに放出されるEu質量の制限と矛盾しない、という結果を得た。

論文

Scaling relations for the supernova $$gamma$$-process and the $$^{176}$$Lu nuclear cosmochronometer

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

Nuclear Physics A, 758, p.525c - 528c, 2005/07

太陽系に存在する重元素は、太陽系生成以前に存在した恒星の中で生成された。そのため、太陽系に存在する元素の同位体比(太陽組成)は、過去の元素生成を記録している。われわれは、太陽組成を分析して、p核と呼ばれる陽子過剰領域側に存在する安定同位体と、s核と呼ばれるベータ安定線に存在する安定同位体の比に、スケーリング則が存在することを発見した。これは、p核が、超新星爆発のような膨大な光が発生する環境下で、s核から光核反応で生成されたことを示す証拠である。これは、$$gamma$$過程と呼ばれる元素合成モデルと一致する。また、$$gamma$$過程において生成されるp核とs核の比が広い質量領域にわたって一定であるという$$gamma$$過程の普遍性を提案する。さらに、このスケーリング則を応用することで超新星爆発の新しい原子核宇宙時計を提案する。

論文

The $$p$$-process nucleosynthesis in the carbon deflagration model for type Ia supernovae

日下部 元彦*; 岩本 信之; 野本 憲一*

Nuclear Physics A, 758, p.459c - 462c, 2005/07

炭素爆燃型超新星爆発でのp過程元素合成計算を炭素/酸素比及び$$^{22}$$Ne存在比が異なる環境の下で行い、これらに対する陽子過剰核の合成量の依存性を調べた。また、この炭素爆燃型超新星による陽子過剰核の合成がどの程度太陽系に存在する陽子過剰核へ寄与していたのかを、重力崩壊型超新星による合成量と比較した結果、陽子過剰核の合成サイトとして炭素爆燃型超新星も有力なサイトになり得ることを明らかにした。

論文

The First chemical enrichment in the universe and the formation of hyper metal-poor stars

岩本 信之; 梅田 秀之*; 冨永 望*; 野本 憲一*; 前田 啓一*

Science, 309(5733), p.451 - 453, 2005/07

 被引用回数:189 パーセンタイル:2.36(Multidisciplinary Sciences)

鉄/水素比が太陽の10万分の1という超金属欠乏星の発見は、これらの星が本当に宇宙で最初に形成された第一世代の小質量星であるのか、という問題を提起した。われわれは、これらの星が第一世代の超新星によって放出された水素やヘリウムよりも重い元素を多く含むガスから誕生した第二世代の星であると主張している。この問題の鍵となるのが、超金属欠乏星で見られる非常に特異な組成分布とその類似点及び相違点である。われわれは、物質混合とフォールバックを仮定した重力崩壊型の暗い超新星により、これらの組成の特徴を再現できることを示した。

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