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論文

Spallation and fragmentation cross sections for 168 MeV/nucleon $$^{136}$$Xe ions on proton, deuteron, and carbon targets

Sun, 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$$^{136}$$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。

報告書

幌延深地層研究計画における地下施設での調査研究段階; (第3段階: 必須の課題2015-2019年度)研究成果報告書

中山 雅; 雑賀 敦; 木村 駿; 望月 陽人; 青柳 和平; 大野 宏和; 宮川 和也; 武田 匡樹; 早野 明; 松岡 稔幸; et al.

JAEA-Research 2019-013, 276 Pages, 2020/03

JAEA-Research-2019-013.pdf:18.72MB

幌延深地層研究計画は、日本原子力研究開発機構(原子力機構)が堆積岩を対象に北海道幌延町で実施している地層処分技術に関する研究開発の計画である。幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの調査研究段階に分けて進めている。原子力機構の第3期中長期計画では、本計画について、「実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、処分概念オプションの実証、地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証に重点的に取り組む。また、平成31年度末までに研究終了までの工程やその後の埋戻しについて決定する。」としている。本稿では、第3期中長期計画期間のうち、平成27年度から令和1年度までの地下施設での調査研究段階(第3段階)における調査研究のうち、原子力機構改革の中で必須の課題として抽出した(1)実際の地質環境における人工バリアの適用性確認、(2)処分概念オプションの実証、(3)地殻変動に対する堆積岩の緩衝能力の検証、の3つの研究開発課題について実施した調査研究の成果を取りまとめた。

論文

Enhancement of element production by incomplete fusion reaction with weakly bound deuteron

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、$$^{107}$$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。

論文

ニホニウムとその次の元素へ・・・

桜井 弘*; 篠原 厚*; 小浦 寛之; 上垣外 修一*; 森本 幸司*; 羽場 宏光*; 延輿 秀人*

Isotope News, (特別号2), p.2 - 14, 2018/01

日本アイソトープ協会発行の協会誌「Isotope News」における新春座談会(2018年1月1日誌上掲載)に登壇する。「ニホニウムとその次の元素へ・・・」という座談会のタイトルで、ニホニウム(超重元素)の発見の歴史や今後の超重元素発見にむけての展望など、(1)理論、(2)加速器、(3)実験、(4)周期表を話題の中心として夢のある内容を紹介する。特に原子核物理・理論の観点から座談を展開する。

論文

The Study of the magnetization process of Fe film by magnetic Compton scattering and M$"o$ssbauer spectroscopy

安居院 あかね; 増田 亮*; 小林 康弘*; 加藤 忠*; 柄本 俊*; 鈴木 宏輔*; 櫻井 浩*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 408, p.41 - 45, 2016/06

AA2015-0849.pdf:1.54MB

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.78(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では磁気コンプトン散乱およびメスバーワー分光を用いてFe薄膜の磁化過程を詳細に調べた。磁気コンプトン散乱からスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化曲線を算出した。メスバーワースペクトルからは磁化と外部磁場のなす角の印加磁場依存性を調べた。これにより磁化曲線の振る舞いは磁化と外部磁場のなす角の変化と大きなかかわりがあることが分かった。

論文

Application of neutron stress measurement to reinforced concrete structure

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 田才 晃*; 畠中 雄一*; 土屋 直子*; Bae, S.*; 白石 聖*; 櫻井 園子*; 川崎 卓郎; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031006_1 - 031006_6, 2015/09

鉄筋とコンクリート間の付着抵抗は、コンクリート構造物の一体性を確保する上で重要なパラメータであり、コンクリートに埋設された鉄筋のひずみ分布を測定することにより評価される。本研究では、飛行時間中性子回折法を用いて、コンクリート内部の鉄筋に発生する応力・ひずみ分布測定を試みた。その結果、コンクリートのひび割れ発生や鉄筋腐食に伴う付着劣化の様子を捉えることにも成功するなど、コンクリートに埋設された鉄筋の応力測定技術として、中性子回折法が有効な手段になり得ることを示した。

論文

Manufacturing technology and material properties of high nitrogen austenitic stainless steel forgings for ITER TF coil cases

押川 巧*; 船越 義彦*; 今岡 宏志*; 吉川 耕平*; 真有 康孝*; 井口 将秀; 櫻井 武尊; 中平 昌隆; 小泉 徳潔; 中嶋 秀夫

Proceedings of 19th International Forgemasters Meeting (IFM 2014), p.254 - 259, 2014/09

ITERは核融合発電を検証するために建設が進められている実験炉である。日本が調達責任を有しているトロイダル磁場コイル(TFC)は、高さ約17m、幅約9mのD型形状の溶接鋼構造体であり、重要なITER構成部品の一つである。ITERの運転温度である4Kにおいて、TFCの超伝導部に生じる電磁力を支えるためにTFC容器は強化型オーステナイト系ステンレス鋼を使用する。また、高剛性を実現するために600mmを超える板厚を有し、かつ複雑な三次元形状を呈している部材もある。鍛造後の機械加工量を最小化するために、最終形状に極力近づけた仕上げ形状に鍛造する必要がある。しかし、このような鍛造プロセスを適用して極厚複雑形状部材を製造した実績はないため、二種類の極厚複雑形状材料の実規模試作を行い、自由鍛造による製造プロセスの検証、超音波探傷試験,冶金試験,常温及び4Kでの機械特性試験を実施した。その結果、自由鍛造プロセスを用いた鍛造によって最終形状に近い鍛造仕上げ形状を実現できること、及びこれらの材料がITER要求値を上回る材料特性を有していることを確認した。

論文

Microscopic magnetic properties of an oxygen-doped Tb-Fe thin film by magnetic Compton scattering

安居院 あかね; 海野 友哉*; 松本 紗也加*; 鈴木 宏輔*; 小泉 昭久*; 櫻井 浩*

Journal of Applied Physics, 114(18), p.183904_1 - 183904_4, 2013/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:42.59(Physics, Applied)

本研究では、磁気コンプトン散乱実験によって、Tb$$_{32}$$Fe$$_{55}$$(O$$_{13}$$)合金膜のSSHMを測定し、スピン・軌道,元素別に磁化曲線を見積もることを試みた。試料は、Tb+Coチップをターゲットに用いて高周波スパッタ装置でAl基板上に作製した。この試料のマクロな磁化はSQUIDで測定した。磁気コンプトン散乱測定は、SPring-8-BL08Wにて行った。解析の結果、スピンと軌道の磁化曲線は形状が異なることがわかった。

論文

Evidence for a new nuclear "magic number" from the level structure of $$^{54}$$Ca

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; 郷 慎太郎*; 本間 道雄*; et al.

Nature, 502(7470), p.207 - 210, 2013/10

 被引用回数:229 パーセンタイル:99.78(Multidisciplinary Sciences)

中性子数34の新しい魔法数が中性子過剰核で存在することが10年ほど前に東京大学と発表代表者らのグループによって指摘されて以来、世界各地の不安定核研究施設にてその実験的検証の試みがなされてきた。しかし、中性子数34の魔法数はカルシウムのみに見られる極めて局所的なものであり、カルシウム54を十分に生成するのが困難なことから、これまで実験的な証拠が得られてこなかった。この研究では、理化学研究所のRIBFにてカルシウム54の励起状態を$$gamma$$線分光によって初めて観測し、第一励起状態が約2MeVにあることを見つけた。この励起エネルギーは、カルシウム42,44,46,50などの非中性子魔法数のものに比べかなり高いものであり、中性子数34の魔法数の存在が確立された。発表代表者らによる理論解析の結果、中性子数34の殻ギャップは、既に魔法数として知られている中性子数32のものと同程度の大きさであることがわかった。

報告書

「原子力平和利用と核不拡散にかかわる国際フォーラム」結果報告

清水 亮; 鈴木 美寿; 桜井 聡; 玉井 広史; 山村 司; 直井 洋介; 久野 祐輔

JAEA-Review 2011-038, 116 Pages, 2012/02

JAEA-Review-2011-038.pdf:21.45MB

原子力の平和利用と核不拡散,核セキュリティの両立に向けた取り組みと、原子力新興国への協力のあり方について、関係する各国の専門家との意見交換を通じて広く理解推進を図るとともに、現状と課題を共有し、今後の議論に繋げていくことを目的として、「原子力平和利用と核不拡散にかかわる国際フォーラム」を原子力機構,日本国際問題研究所,東京大学G-COEの三者共催により、2011年2月2日,3日の2日間に渡り、学士会館(東京)において開催し、延べ310名の参加を得て盛況のうちに終了した。本報告書は、同フォーラムの基調講演要旨,パネル討論の概要、及びパネル討論で使用された発表資料を収録したものである。

論文

磁気コンプトン散乱による磁性研究の新展開; 垂直磁化膜の研究

櫻井 浩*; 伊藤 真義*; 安居院 あかね

まぐね, 6(5), p.270 - 276, 2011/10

磁気コンプトン散乱による磁性材料の研究は、1986年にM. J. Cooperが放射光を用いてFeのスピン状態を測定してから放射光施設の発展とともに進展してきた。これまで、3d遷移金属・合金、3d遷移金属-4f希土類化合物、アクチナイド化合物など、その対象範囲は多岐に広がっている。今後、コンプトン散乱を用いた測定は原子レベルでの磁気物性解析手法として、新しい磁石材料開発やスピントロニクスデバイスの開発に有用であると考えている。本論文では、垂直磁化膜に着目した最近の成果について、(1)磁気多層膜の波動関数の異方性の測定結果と垂直磁気異方性について、(2)さらに、3d遷移金属-4fアモルファス合金垂直磁化膜のスピン選択磁気ヒステリシスについて紹介する。

論文

Microscopic magnetization process in Tb$$_{43}$$Co$$_{57}$$ film by magnetic Compton scattering

安居院 あかね; 松本 紗也加*; 櫻井 浩*; 辻 成希*; 本間 慧*; 桜井 吉晴*; 伊藤 真義*

Applied Physics Express, 4(8), p.083002_1 - 083002_3, 2011/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:55.3(Physics, Applied)

これまでわれわれは希土類-遷移金属合金膜についてX線磁気円二色性(XMCD)による元素・軌道別の磁化曲線(ESMH)を測定し、膜全体のマクロな磁化曲線よりも急激に変化することを報告した。また、TbCo垂直磁化膜において磁気コンプトン散乱強度の印可磁場依存性からスピン選択磁化(SSHM)曲線の測定の試みに成功し、ミクロスコピックなSSMH曲線はマクロな曲線と定性的に似た形状になることを報告している。さらに、SQUIDでのマクロスコピックな測定の結果と合わせ、スピン成分のみならず、軌道成分の磁化曲線を算出することに成功したので報告する。

報告書

核融合原型炉SlimCSの概念設計

飛田 健次; 西尾 敏*; 榎枝 幹男; 中村 博文; 林 巧; 朝倉 伸幸; 宇藤 裕康; 谷川 博康; 西谷 健夫; 礒野 高明; et al.

JAEA-Research 2010-019, 194 Pages, 2010/08

JAEA-Research-2010-019-01.pdf:48.47MB
JAEA-Research-2010-019-02.pdf:19.4MB

発電実証だけでなく、最終的には経済性までを一段階で見通しうる核融合原型炉SlimCSの概念設計の成果を報告する。核融合の開発では、これまで、1990年に提案されたSSTR(Steady State Tokamak Reactor)が標準的な原型炉概念とされてきたが、本研究はSSTRより軽量化を図るため小規模な中心ソレノイドを採用して炉全体の小型化と低アスペクト比化を図り、高ベータ及び高楕円度(グリーンワルド密度限界を高めうる)を持つ炉心プラズマにより高出力密度を目指した。主要パラメータは、プラズマ主半径5.5m,アスペクト比2.6,楕円度2.0,規格化ベータ値4.3,核融合出力2.95GW,平均中性子壁負荷3MW/m$$^{2}$$とした。この炉概念の技術的成立性を、プラズマ物理,炉構造,ブランケット,超伝導コイル,保守及び建屋の観点から検討した。

論文

Design of lower divertor for JT-60SA

櫻井 真治; 東島 智; 林 孝夫; 芝間 祐介; 増尾 大慈*; 尾崎 豪嗣; 逆井 章; 柴沼 清

Fusion Engineering and Design, 85(10-12), p.2187 - 2191, 2010/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:53(Nuclear Science & Technology)

「幅広いアプローチ活動」におけるサテライトトカマクと国内計画の共同計画として臨界プラズマ試験装置JT-60SAの主要機器の製作が開始された。高加熱パワーでの長パルス放電に対応するため、すべてのプラズマ対向機器は水冷されるとともに、将来の高放射化時には遠隔保守装置での修理点検が必要となる。JT-60SAの下側ダイバータはITERと同様に垂直ダイバータターゲットとプライベートドームを有し、トロイダル方向に10度の幅を持つ36個のカセットから構成される。熱負荷が2MWm$$^{-2}$$以下の領域には水冷ヒートシンクに炭素アーマタイルをボルト固定する。10-15MWm$$^{-2}$$の高熱負荷領域には、ITERと同様のCFCモノブロックターゲットを試験的に導入する。ダイバータカセットの基本設計及び電磁力及び構造解析結果等について報告する。

論文

Application of magnetic Compton scattering for spin-specific magnetic hysteresis measurement

安居院 あかね; 櫻井 浩*; 田村 拓郎*; 倉知 俊誉*; 田中 真人*; 安達 弘通*; 河田 洋*

Journal of Synchrotron Radiation, 17(3), p.321 - 324, 2010/05

 被引用回数:16 パーセンタイル:62.86(Instruments & Instrumentation)

磁気コンプトン散乱強度には電子のスピン成分のみが寄与することが知られている。われわれは、この特色を利用し、その磁場変化から磁性電子の「スピン選択ヒステリシス」を観測することを試みた。試料はTb$$_{33}$$Co$$_{67}$$アモルファス膜を試料としテスト実験を行った。磁気コンプトン散乱実験はKEK-PF-AR・NE1Aの50keVの(楕)円偏光X線を試料に照射し、試料温度は室温で行った。磁場は超伝導マグネットを用い膜面垂直に印加した。散乱強度の磁場依存性測定は-2T$$sim$$2Tの範囲で60秒積算ごとに磁場を反転させ計測した。この方法によって磁気コンプトン散乱強度の磁化曲線を測定することができた。この測定はスピン磁気モーメントを選択的に測定する方法として薄膜試料でも十分な検出精度があることが示された。

論文

Compact DEMO, SlimCS; Design progress and issues

飛田 健次; 西尾 敏; 榎枝 幹男; 川島 寿人; 栗田 源一; 谷川 博康; 中村 博文; 本多 充; 斎藤 愛*; 佐藤 聡; et al.

Nuclear Fusion, 49(7), p.075029_1 - 075029_10, 2009/07

 被引用回数:125 パーセンタイル:98.18(Physics, Fluids & Plasmas)

最近の核融合原型炉SlimCSに関する設計研究では、おもに、ブランケット,ダイバータ,材料,保守を含む炉構造の検討に重点を置いている。この設計研究における炉構造の基本的考え方とそれに関連する課題を報告する。楕円度のついたプラズマの安定化と高ベータ化のため、セクター大の導体シェルを交換ブランケットと固定ブランケット間に設置する構造とした。また、ブランケットには、加圧水冷却,固体増殖材を採用することとした。従来の原型炉設計で検討していた超臨界水冷却を利用するブランケット概念に比べ、トリチウム自給を満足するブランケット概念の選択肢はかなり絞られる。ダイバータ技術やその材料について考慮すると、原型炉のダイバータ板での熱流束上限は8MW/m$$^{2}$$以下とすべきであり、これは原型炉で取り扱うパワー(すなわち、アルファ加熱パワーと電流駆動パワーの和)に対して大きな制約となりうる。

論文

Status of JT-60SA tokamak under the EU-JA broader approach agreement

松川 誠; 菊池 満; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 林 孝夫; 東島 智; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井手 俊介; 石田 真一; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.795 - 803, 2008/12

 被引用回数:16 パーセンタイル:74.37(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAは、日欧の幅広いアプローチの下で建設する完全超伝導トカマク装置で、ITERや原型炉への貢献を目指している。2007年の両極の国会批准後、実質的には既に建設段階に移行している。JT-60SAは、既存の建屋,電源,プラズマ加熱装置,計測装置などの、JT-60U設備の最大限の有効利用が前提であり、完全に新作する主たる機器は本体装置のみである。最大プラズマは電流5.5MAで、プラズマ主半径3.06m,アスペクト比2.65,非円形度1.76,三確度0.36である。最大プラズマ加熱入力41MW,プラズマ電流のフラットトップ時間は100秒間である。本論文では、トカマク装置本体だけでなく、プラズマ加熱装置や遠隔保守装置の設計などについても言及するとともに、EUとの技術的な議論を踏まえて行った超伝導導体に関する最近の設計変更案などを紹介し、装置の全体像を明らかにする。

論文

Conceptual design of divertor cassette handling by remote handling system of JT-60SA

林 孝夫; 櫻井 真治; 正木 圭; 玉井 広史; 吉田 清; 松川 誠

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(2), p.522 - 529, 2008/00

JT-60SAはDEMO炉に向けてITERに寄与及び補完するトカマク型核融合装置である。JT-60SAの大きな特徴の一つはその高パワー及び長時間放電であり、その結果として、多量の中性子が発生する。真空容器の予想される放射化線量は、10年運転3か月冷却で1mSv/hを超えるため、真空容器内への人によるアクセスは制限される。そのため真空容器内機器を交換及び修理するために遠隔操作システムが必要とされている。本発表は、JT-60SAの遠隔操作システムに関するものであり、特に遠隔操作のレール展開及びダイバータモジュール(重量500kg)の交換について詳細に示している。JT-60SAのリモートハンドリング(RH)は、全18セクションのうち4か所の水平部大口径ポート(高さ1.8m,幅0.6m)を用いる。RH機器は、プラズマ実験期間中は撤去されており、メンテナンスの前後に設置及び撤去を行う。またRH装置は、重量物用と軽量物用のマニピュレータの2種類を備えており、軽作業用のマニピュレータは、重量物用を運搬する際に展開したレール上を自走することができるビークルタイプである。

論文

Design optimization for plasma performance and assessment of operation regimes in JT-60SA

藤田 隆明; 玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; Bialek, J.*; 相羽 信行; 土屋 勝彦; 櫻井 真治; 鈴木 優; 濱松 清隆; et al.

Nuclear Fusion, 47(11), p.1512 - 1523, 2007/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:65.43(Physics, Fluids & Plasmas)

プラズマ制御の観点から、JT-60U改修装置,JT-60SAの設計を最適化し、運転領域を評価した。弱磁気シアあるいは負磁気シアを得るために、負イオン源NBIのビームラインを下方に移動し中心をはずれた電流駆動を可能とした。安定化板の開口部に沿って設置された帰還制御コイルにより、抵抗性壁モードを抑制し、理想導体壁の安定性限界に近い高いベータ値が維持できることが示された。供給磁束量から誘導電流駆動によるプラズマ電流維持時間を評価した。高パワー加熱の高ベータプラズマ($$beta$$$$_{rm N}$$$$sim$$2.9)では、非誘導電流駆動割合は50%近くに達し、高密度領域でも100秒間維持が可能である。加熱・電流駆動パワーの増強により完全非誘導電流駆動の領域も拡大された。高非円形度,高三角度の低アスペクト比配位において、核融合炉心相当の高い規格化ベータ値($$beta$$$$_{rm N}$$$$sim$$4.4)と自発電流割合($$f$$$$_{rm BS}$$$$sim$$0.7)での100秒間の完全非誘導電流駆動運転が期待される。

論文

Prospective performances in JT-60SA towards the ITER and DEMO relevant plasmas

玉井 広史; 藤田 隆明; 菊池 満; 木津 要; 栗田 源一; 正木 圭; 松川 誠; 三浦 幸俊; 櫻井 真治; 助川 篤彦; et al.

Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.541 - 547, 2007/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:57.83(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAはITERサテライトトカマクとして位置づけられ、ITER支援研究とITER補完研究の二つの使命を併せ持ち、日本とEUとが共同で設計・建設・実験を実施する装置である。昨年度実施された基本的な装置仕様にかかわる検討を経て、ITERへの貢献を高める観点から加熱入力が41MW,100秒間に増強された。この加熱入力で実現可能なプラズマ性能を検討するために、プラズマ解析コードを用いて予測評価を行った。その結果、完全非誘導電流駆動の運転シナリオが高密度領域において拡張されるとともに、高い等価エネルギー増倍率と高い規格化ベータ値の同時達成の裕度が拡張されるなど、ITER及び原型炉を指向した研究を展開するにふさわしい装置性能を有することが示された。

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