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論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 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, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.79

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

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:3 パーセンタイル:10.17

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

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

Measurement of the displacement cross-section of copper irradiated with 125 MeV protons at 12 K

岩元 洋介; 義家 敏正*; 吉田 誠*; 中本 建志*; 阪本 雅昭*; 栗山 靖敏*; 上杉 智教*; 石 禎浩*; Xu, Q.*; 八島 浩*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 458, p.369 - 375, 2015/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:43.49(Materials Science, Multidisciplinary)

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの100MeV以上の陽子照射による材料損傷の計算手法を検証するため、極低温12Kの環境で125MeV陽子照射による銅の原子のはじき出し断面積に関係する電気抵抗率変化を測定した。実験にあたり、照射した銅サンプルを熱伝導に優れた無酸素銅板により冷却するため、Gifford-McMahon冷凍機を用いた極低温照射システムを開発した。照射サンプルは直径250$$mu$$m及び純度99.999%の銅線として、電気絶縁及び熱伝導に優れた2枚の窒化アルミニウムセラミック板で挟み込んだ。銅線の電気抵抗率変化は、四端子法を用いて測定した。京都大学FFAG施設でビームフルエンス1.45$$times$$10$$^{14}$$陽子/cm$$^{2}$$の125MeVの陽子を温度12Kで照射した結果、照射前の銅線の電気抵抗29.41$$mu$$$$Omega$$に対し、照射欠陥に伴う1.53$$mu$$$$Omega$$という微小な電気抵抗の増加を測定できた。また、PHITSコードを用いて、欠陥生成効率を考慮して銅のはじき出し断面積を算出し、電気抵抗率変化の測定結果から導出した値と比較した。その結果、PHITSの材料損傷の計算手法により、エネルギー100MeV以上の陽子照射による銅のはじき出し断面積を定量的によく再現することがわかった。

論文

Stress/strain effects on industrial superconducting composites

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 長村 光造*; 辺見 努; 淡路 智*; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 西島 元*; 高橋 弘紀*; 松井 邦浩; et al.

Materials Science Forum, 681, p.209 - 214, 2011/05

The construction of the engineering materials diffractometer TAKUMI at J-PARC has been finished at the end of March 2009, and user programs have been started since January 2009. We proposed a project research with the title of "Stress/strain effects on industrial superconducting composites", and have carried out several preliminary experiments at TAKUMI. This project research aims to clarify internal strains behaviors in industrial superconducting materials generated due to their processes and/or during uses, and to understand the relation between the internal strains and their superconducting properties. Our interests are in developments of superconducting (Nb$$_3$$Sn, Nb$$_3$$Al, etc.) strands and HTC tapes, and in developments of superconducting (ITER and LHC) cables (composing many superconducting strands or tapes and other stabilizing and/or strengthening materials). In this opportunity, we will report our project research status more details.

論文

Radiation resistance of organic materials in superconducting magnets at 77 K; Mechanical properties

中本 建志*; 大畠 洋克*; 荻津 透*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*; 出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 31, 2007/02

大強度陽子加速器施設(J-PARC)のニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、曲げ強度や引き裂き強度等の機械特性に及ぼす低温(77K)における放射線照射の影響を調べ、耐放射線性を評価した。その結果、これらの高分子材料が低温で10MGy照射後も特性を維持しており、十分な耐放射線性を有することを実験的に確認することができた。

論文

超伝導磁石用高分子材料の77Kにおける耐放射線性; ガス発生

出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 32, 2007/02

大強度陽子加速器施設(J-PARC)のニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、液体窒素温度(77K)での$$gamma$$線照射によるガス発生挙動を調べた。その結果、発生するガスの90%以上が水素であること、発生する水素は超臨界ヘリウム精製機の運転にほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった。

論文

Operation test result of a radio-proof cryogenic valve under cobalt 60 irradiation

槙田 康博*; 大畠 洋克*; 岡村 崇弘*; 荻津 透*; 中本 建志*; 木村 誠宏*; 出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 34, 2007/02

J-PARCニュートリノビームラインでは超伝導マグネットが積算で最大1MGyの放射線に曝されることが予測されている。マグネットと同様クライオスタットも耐放射線性を有しておかなければならず、1MGyを目標にクライオスタット部品の選定や機器開発を進めている。材料選定やポジショナ分離など対策を施した自動弁及び安全弁に関して、$$gamma$$線照射下での動作試験を行い、これらの自動弁及び安全弁は1MGy以上の耐放射線性を有することを明らかにした。

口頭

J-PARCニュートリノビームライン超伝導磁石用高分子材料の耐放射線性評価,2; ガス発生挙動

出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*

no journal, , 

J-PARCニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、77Kでの$$gamma$$線照射によるガス発生挙動を調べた。その結果、発生するガスのほとんどは水素であること、発生する水素は超臨界ヘリウム精製機の運転にほとんど影響を及ぼさないこと、照射後室温での保持時間の増加とともにガス発生量が増加することが明らかになった。

口頭

J-PARCニュートリノビームライン超伝導磁石用高分子材料の耐放射線性評価,1; 機械特性

出崎 亮; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義

no journal, , 

J-PARCニュートリノ実験・50GeV-750kW陽子ビームライン用超伝導磁石に使用される高分子材料について、常温及び77Kにおいて$$gamma$$線照射を行い、機械特性の変化を測定した。その結果、高分子材料は十分な耐放射線性を有しており、10年間の運転に相当する吸収線量においても、機械特性の劣化は無視できる程度であることがわかった。

口頭

J-PARCニュートリノビームライン用超伝導電磁石システム,12; 耐放射線性を有する自動弁・安全弁の開発

槙田 康博*; 飯田 真久*; 大畠 洋克*; 岡村 崇弘*; 荻津 透*; 木村 誠宏*; 田中 賢一*; 中本 建志*; 山本 明*; 出崎 亮; et al.

no journal, , 

J-PARCニュートリノビームラインでは超伝導マグネットが積算で最大1MGyの放射線にさらされることが予測されている。マグネットと同様クライオスタットも耐放射線性を有しておかなければならず、1MGyを目標にクライオスタット部品の選定や機器開発を進めている。これまでの耐放射線性評価試験の結果をもとに自動弁及び安全弁の材料選定やポジショナ分離などの対策を施し、$$gamma$$線照射下での動作試験を行った。その結果、これらの自動弁及び安全弁は1MGy以上の耐放射線性を有することが証明された。

口頭

J-PARCニュートリノビームライン用超伝導電磁石システム,13; 有機材料の低温$$gamma$$線照射効果

中本 建志*; 大畠 洋克*; 荻津 透*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*; 出崎 亮; 伊藤 久義; 森下 憲雄

no journal, , 

J-PARCニュートリノビームラインには超伝導磁石システムが採用される。超伝導磁石に用いられるフェノール樹脂(PM9640),エポキシ樹脂(G10,G11)等のガラス繊維強化プラスチック(GFRP)やポリイミドフィルム(Upilex-RN)等は、高放射線環境下に曝されるため耐放射線性が非常に重要となる。本研究ではこれらの高分子材料に$$gamma$$線を照射した場合の発生ガスや機械特性の変化について実験的研究を行い、耐放射線性を評価した。その結果、J-PARCニュートリノビームライン超伝導磁石で使用される高分子材料が十分な耐放射線性を有することを、実験的に確認した。

口頭

超伝導磁石用高分子材料の低温耐放射線性; ガス発生挙動

出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)のニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、液体窒素温度(77K)での$$gamma$$線照射によるガス発生挙動を調べた。その結果、発生するガスの90%以上が水素であること,発生する水素は超臨界ヘリウム精製機の運転にほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった。

口頭

超伝導磁石用高分子材料の低温耐放射線性; 機械特性

中本 建志*; 大畠 洋克*; 荻津 透*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*; 出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)のニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、曲げ強度や引き裂き強度等の機械特性に及ぼす低温(77K)における放射線照射の影響を調べ、耐放射線性を評価した。その結果、これらの高分子材料が低温で10MGy照射後も特性を維持しており、十分な耐放射線性を有することを実験的に確認することができた。

口頭

耐放射線低温自動弁の開発; 照射下での実駆動試験

槙田 康博*; 大畠 洋克*; 岡村 崇弘*; 荻津 透*; 中本 建志*; 木村 誠宏*; 出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄

no journal, , 

J-PARCニュートリノビームラインでは超伝導マグネットが積算で最大1MGyの放射線にさらされることが予測されている。マグネットと同様クライオスタットも耐放射線性を有しておかなければならず、1MGyを目標にクライオスタット部品の選定や機器開発を進めている。材料選定やポジショナ分離など対策を施した自動弁及び安全弁に関して、$$gamma$$線照射下での動作試験を行い、これらの自動弁及び安全弁は1MGy以上の耐放射線性を有することを明らかにした。

口頭

125MeV陽子照射による銅のはじき出し断面積測定の検討

岩元 洋介; 吉田 誠*; 中本 建志*; 荻津 透*; 義家 敏正*; 阪本 雅昭*; 栗山 靖敏*; 上杉 智教*; 石 禎浩*; 森 義治*

no journal, , 

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの照射損傷計算手法を検証するため、京都大学原子炉実験所のFFAG加速器施設において、極低温下での高エネルギー陽子照射による銅のはじき出し断面積に関係する電気抵抗測定を行った。照射試料として、高熱伝導度、絶縁性を持つ窒化アルミ基板の上に、スパッタリングにより純度99.9%、厚さ0.2$$mu$$mの銅薄膜を形成し、試料の抵抗は4端子法を用いて測定した。照射中の試料の温度を測定するため、基板上に抵抗温度計を固定した。試料を7.3Kの極低温まで冷却し、125MeVの陽子を照射したところ、抵抗を常に20$$mu$$$$Omega$$程度の揺らぎで測定でき、かつビーム照射野の温度計も正常に動作することがわかった。以上のように、放射線照射による材料損傷を実験的に評価するため、高エネルギー陽子照射環境下で極低温での欠陥に伴う電気抵抗の増加と試料温度を測定する手法を確立した。今後、PHITSを用いて試料以外の生成粒子の損傷への寄与、加熱による点欠陥の回復等を検討する。

口頭

極低温下での陽子照射による銅の電気抵抗変化測定のための装置開発

岩元 洋介; 義家 敏正*; 吉田 誠*; 中本 建志*; 阪本 雅昭*; 栗山 靖敏*; 上杉 智教*; 石 禎浩*; Xu, Q.*; 八島 浩*; et al.

no journal, , 

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの100MeV以上の陽子照射による材料損傷の計算手法を検証するため、極低温の環境下ではじき出し断面積と相関する陽子照射欠陥に伴う電気抵抗増加を測定する装置を開発した。サンプルは、直径20mmのビーム範囲に収まるように波状にした純度99.999%の銅線(直径250$$mu$$m、長さ152mm)を、2枚の高熱伝導度及び絶縁性を持つ窒化アルミ基板(縦30mm、横25mm、厚さ1.5mm)で挟み込む構造とし、1,000$$^{circ}$$Cで1時間かけて焼鈍した。その後、サンプルは無酸素銅板とGM冷凍機を介した熱伝導により冷却した。試料の抵抗は、四端子法を用いて$$pm$$10mA出力の電流源(Keithley社製6221型)とナノボルトメータ(2182A型)の組み合わせによるデルタモードで計測した。本装置により、サンプルを11Kまで冷却し、その温度における銅の電気抵抗は常温における値の約1/1800となり、照射欠陥に伴う微小な電気抵抗増加の測定が可能であることを確認した。そこで、本装置を用いて、125MeV陽子を11K、電気抵抗29.41$$mu$$ $$Omega$$のサンプルに、1.45$$times$$10$$^{14}$$(個/cm$$^{2}$$)照射したところ、1.53$$mu$$ $$Omega$$の欠陥に伴う電気抵抗の増加を観測できた。

口頭

Measurement of the damage rate of copper irradiated with 125 MeV protons at 12 K and comparison with calculated result with the PHITS code

岩元 洋介; 義家 敏正*; 吉田 誠*; 中本 建志*; 阪本 雅昭*; 栗山 靖敏*; 上杉 智教*; 石 禎浩*; Xu, Q.*; 八島 浩*; et al.

no journal, , 

粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの材料損傷の計算手法を検証するため、京大炉FFAG施設において極低温12Kの環境下で125MeV陽子照射による銅の原子のはじき出し断面積に関係する照射損傷率(電気抵抗率変化/粒子フルエンス)を測定した。照射サンプルは直径250$$mu$$m及び純度99.999%の銅線とし、これを熱伝導により冷却した。ビームフルエンス1.45$$times$$10$$^{18}$$ protons/m$$^{2}$$の125MeV陽子を温度12Kで照射した結果、照射前の銅線の電気抵抗29.41$$mu$$$$Omega$$に対し、照射欠陥に伴う1.53$$mu$$$$Omega$$という微小な電気抵抗の増加を測定できた。他の実験値との比較の結果、本測定による照射損傷率は、1.1GeV陽子による照射損傷率と同程度であること、14MeV中性子による照射損傷率の約1.4倍であることがわかった。また、PHITSコードを用いて、欠陥生成効率の有無による銅のはじき出し断面積を算出し、照射損傷率の測定結果から導出した値と比較した。その結果、実験値は欠陥生成効率を含まない計算値より約2.5倍小さく、欠陥生成効率を含む計算値に比べて約1.4倍小さいことがわかり、PHITSに欠陥生成効率を導入することで、実験値をより良く再現することがわかった。

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