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論文

Recent progress of the design activity for the poloidal field coil system in JT-60SA

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清; Tomarchio, V.*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20(3), p.525 - 529, 2010/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.93(Engineering, Electrical & Electronic)

JT-60SA装置を構成する超伝導コイルシステムのうち、中心ソレノイドと平衡磁場(EF)コイルからなるポロイダル磁場(PF)コイルシステムは日本が担当する。本コイルシステムに関する調達取り決めが、昨年末日欧間で合意され、本格的な建造フェイズに入った。この合意にあたっては、PFコイルの基本構造について、解析結果を根拠として、その成立性を確認する文書を添付しているが、実機の製作にあたっては、より合理化された構造となることが、製造のコスト及び工程面から求められている。本学会においては、ポロイダル磁場コイルシステムのうち、最も速く製造すべきEF4コイルの支持構造について、より合理化した構造を案出し、その成立性も確認した結果を報告する。また、これらPFコイルが設置されるトロイダル磁場コイルの最新の構造解析結果をふまえ、TFコイル運転時の変形がPFコイルの支持構造に及ぼす影響を考慮し、支持構造の最適化を進めていった結果について、TFコイルの影響を最も受けるEF1コイル、及びTFコイル設置前に製造すべきコイルの中でTFコイルの影響が最大となるEF6コイルを具体例に挙げて発表する。

報告書

JT-60SA中心ソレノイドの構造設計

淺川 修二; 土屋 勝彦; 倉持 勝也; 吉田 清

JAEA-Technology 2009-044, 55 Pages, 2009/09

JAEA-Technology-2009-044.pdf:4.92MB

臨界プラズマ試験装置JT-60Uをサテライトトカマク(JT-60SA:JT-60 Super Advanced)として超伝導化する日本とEUとの共同プロジェクトが推進されている。JT-60SAのマグネットシステムは中心ソレノイド(CS:central solenoid)などから成り、さらに中心ソレノイドは4つのモジュールから構成される。各モジュールには反発力や引力などの電磁力が発生し、また、熱収縮があるため支持構造物により予荷重を加える構造が必要となり、これらに耐えうる構造が要求される。電磁力解析により得られた電磁力を用いて中心ソレノイドと支持構造物の全体解析とこの結果を用いたジャケットの詳細な構造解析を行った。室温状態や冷却状態で電磁力が作用した場合に支持構造物や中心ソレノイド間と上下に隙間が開かないように締め付けているタイ・プレートが強度と疲労評価ともに「核融合設備規格 超伝導マグネット構造規格(マグネット規格)」を満たすことを検証した。全体の構造解析の結果をもとにした正配置モデルとちどり配置モデルのジャケットの詳細解析においても「マグネット規格」を満たしていことを示した。

口頭

高位置分解能二次元中性子ガス検出器の開発,2; 位置分解能評価

田中 浩基; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 相澤 一也; 越智 敦彦*; 谷森 達*

no journal, , 

J-PARCにおける物質・生命科学実験での中性子散乱実験施設では高性能中性子位置検出器が必要とされている。中性子散乱からのブラッグピークの位置及び強度を精度よく測定するためには高い位置分解能と優れた位置線形性が必要となる。さらに大強度パルス中性子を用いた場合には高速応答性能が必要となる。われわれは上記の性能を満たすために個別読み出し型二次元ガス中性子の開発を進めてきた。この学会ではマイクロストリップ検出素子を用いたシステムの位置分解能性能と位置線形性の評価について発表を行う。精度の良い測定を行うために0.2$$times$$10mm$$^{2}$$にコリメートした中性子ビームを用いた結果、典型的なガス条件でx, y両方向において位置分解能1mm以下を達成した。また中性子の入射位置と実測位置との良い線形性($$pm$$0.5% at full scale)を確認することができた。

口頭

高位置分解能二次元中性子ガス検出器の開発,3

山岸 秀志; 中村 龍也; 田中 浩基; 曽山 和彦; 相澤 一也; 越智 敦彦*; 谷森 達*

no journal, , 

特願 H15-289734   開放特許情報データベース   公報

パルス中性子源を用いた中性子散乱実験用としての二次元位置検出型中性子検出器には、高位置分解能,高い検出効率及び長期安定性が求められることは勿論であるが、さらに、広いエネルギーを有した中性子をTOF法により計測するため、高速性及び高い(中性子/$$gamma$$線)比の性能が要求される。このため、われわれはMSGC素子を用いた個別読出し型の二次元中性子ガス検出器システムの開発を進め、今回、検出器システムを試作した(1, 2, 3)。中性子散乱実験用の二次元位置検出型中性子検出器には上記に示したようなさまざまな性能が要求されるが、実用機ではそれらすべての要求性能がクリアされていなければならない。このため、位置検出分解能の実験評価に引き続き、その他の性能試験として中性子ビームのプロファイル測定及び(中性子/$$gamma$$線)比性能等を評価したのでこれらの結果について紹介する。

口頭

Cf-252線源を用いたマイクロピクセル型ガス二次元中性子検出器の特性評価

藤 健太郎; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 越智 敦彦*; 谷森 達*

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設では、大強度のパルス中性子を利用した中性子散乱実験が行われる。ここで利用される検出器では高い位置分解能,検出効率,高速応答等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要とされる。これまで、個別信号読み出しを使用したマイクロパターン素子型中性子検出システムの開発を行ってきており、現在はCf-252線源を用いた照射場を作製し中性子計測システムの開発研究を進めている。ここでは作製した照射場においてマイクロピクセル型ガス二次元中性子検出器(micro-pixel gas chamber: MPGC)の特性評価を行った結果を報告する。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガスを用い、封入圧力を4及び5atmとし特性評価を行った。どちらの圧力においても中性子による信号パルスピークが明瞭であり、低チャンネル側に発生するノイズとの弁別が容易に可能であることがわかった。ここで、われわれが作製した計測システムではチャージアップによって引き起こされるガスゲインの変動は認められなかった。

口頭

Characteristics of 2-dimensional micro-pixel gas chamber under Cf-252 neutron irradiation

藤 健太郎; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 越智 敦彦*; 谷森 達*

no journal, , 

J-PARCセンターの物質・生命科学実験施設(MLF)では、大強度のパルス中性子を利用した中性子散乱実験が行われる。この施設では高位置分解能,高検出効率,高速応答等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要とされる。これらの要求を満たすため、これまでマイクロストリップ型やマイクロワイヤー型の検出素子を用いた二次元中性子ガス検出器の開発を行ってきた。ここではマイクロピクセル型の検出素子を用いた検出器の特性評価を行った結果を報告する。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガスを用い、封入圧力を4及び5atmとし特性評価を行った。どちらの圧力においても中性子による信号パルスピークが明瞭であり、低チャンネル側に発生するノイズとの弁別が容易に可能であることがわかった。ここで、われわれが作製した計測システムではチャージアップによって引き起こされるガスゲインの変動は認められなかった。

口頭

JT-60SA用中心ソレノイドの支持構造設計

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置における中心ソレノイドは、4つの巻線モジュールから成り、それらを9組のタイプレートによって巻線群を挟み込んで一体化され、最終的にトロイダル磁場コイル群の頭頂部から吊り下げて固定される。中心ソレノイドの運転時には、巻線とタイプレート間の熱収縮差や電磁力荷重によってギャップが生じるが、これをキャンセルするために荷重をかけておく必要がある。そこで、「焼きばめ」を想定した方法を三次元FEMモデルを用いて模擬し、その量を求めた結果、支持構造を85K分加熱した状態で「焼きばめ」を行えば、ギャップが生じないことがわかった。これを室温時に巻線にかかる鉛直圧力で評価すると、23.2MPaとなり、機械的にこれに相当する荷重を与えれば同じ効果となる。また、これを考慮したうえで、導体ジャケットに生じる応力について、詳細モデルを用いて評価した結果、十分な強度のあることが確認できた。さらに、中心ソレノイド全体を支持する支持構造について、最も厳しい電磁力条件のもとで応力を評価した結果、現設計における支持構造は十分な機械的強度を持っていることがわかった。

口頭

マイクロピクセル素子を利用した個別読み出し型ガス二次元中性子検出器

藤 健太郎; 山岸 秀志*; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 越智 敦彦*; 谷森 達*

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、大強度の核破砕中性子を利用する中性子散乱実験施設(物質・生命科学実験施設:MLF)が存在する。大強度パルス中性子を有効に利用するためには、高速応答,高位置分解能,高検出効率等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要である。ここではマイクロピクセル検出素子を用いたガス二次元中性子検出器(micro-pixel gas chamber: MPGC)の特性評価を行った結果を報告する。有感面積50$$times$$50mm,検出ピクセル間隔0.4mmのマイクロピクセル検出素子を使用した。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガス(He+CF$$_{4}$$)を用い、中性子と$$^{3}$$Heとの相互作用により生成する二次粒子を検出している。封入ガス中での二次粒子の飛程に関して実測、及びシミュレーションを行ったところ、両結果が一致していることを確認した。よって二次粒子により生成する電子信号を正確に検出しており、二次元中性子検出システムとして正常に動作していることがわかった。

口頭

JT-60SAポロイダル磁場コイルシステムの支持構造設計

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 淺川 修二; 倉持 勝也; 吉田 清

no journal, , 

JT-60SA装置における超伝導マグネットシステムのうち、中心ソレノイド(CS)及びプラズマ平衡磁場(EF)コイルシステムからなるポロイダル(PF)コイルシステムは、日本が調達することになっている。最近のPFコイルシステムの設計活動においては、さらなる構造最適化を進めている。特に、EFコイルについては、トロイダル磁場(TF)コイルが設置される前に仮置きしなければならないため、検討を急ぐ必要がある。まず、基本構造について、以前考案した巻線への圧力緩和機構を、製作性を考慮して改良し、シムではなくクランプ板の方に曲線を設けた。これにより、EF4において予荷重量を下げ、結果として室温時のクランプ発生応力を下げることができた。また、最大口径を持つEF1について同様の解析を行った結果、室温時の最大応力がFM316LNM鋼の許容応力の6割程度であり、さらに減量化が可能であることがわかった。一方、口径の大きいコイルほど、TFコイルの転倒力による変形の影響を支持座から受けるので、これを考慮した解析が必要である。今後は、EF4の次に製造すべきEF5及びEF6の支持構造について、TFコイルからの影響を考慮しつつ最適化を進める。

口頭

Simulating gamma spectrometers with PHITS; Examples of LaBr$$_{3}$$(Ce) airborne detector and shielded HPGe detector inside a vehicle

Malins, A.; 越智 康太郎; 眞田 幸尚; 山口 一郎*; 佐藤 達彦

no journal, , 

This talk will present two examples of using PHITS for simulating gamma ray spectroscopy. The first example concerns a LaBr$$_{3}$$(Ce) detector used in unmanned helicopter radiation surveys in Fukushima Prefecture. The second example concerns the modelling of a HPGe gamma spectrometer inside a monitoring vehicle. The purpose of this talk is to demonstrate the capabilities of PHITS, including recent developments, for modelling gamma spectrometers.

口頭

福島県浜通りにおける放射線分布画像の測定解析

河原 梨花*; 越智 康太郎; 山口 克彦*; 鳥居 建男*

no journal, , 

2011年3月の福島第一原子力発電所事故後、現在でも放射線の影響で福島県内では住民が帰還できない区域が残っている。本研究では、放射線分布を可視化することで、どのような場所に放射性物質が溜まるか評価した。帰還困難区域内で、コンプトンカメラ(H400, H3D社製)による測定を行った。ガンマプロッター(ガンマプロッターF, 日本放射線エンジニアリング製)を用いて、エリア全体における地上0.05, 1m高さの空間線量率を測定した。家屋周辺や道路の際、窪地の水溜まり付近で空間線量率が高いことが分かった。また、コンプトンカメラの測定では、道路脇に沿ってホットスポットが存在することが確認できた。これは、雨水の流れやすい砂利の上や平坦なコンクリートの上から流出した放射性核種が、瓦礫や溝等の雨水の溜まりやすい箇所に蓄積したためと考えられる。

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