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論文

多質点系モデルを用いた振動破損実験におけるエネルギーの振る舞い

関 一*; 藤田 聡*; 皆川 佳祐*; 北村 誠司; 渡壁 智祥

Dynamics and Design Conference 2013(D&D 2013)講演論文集(USB Flash Drive), 8 Pages, 2013/08

本研究では、現行耐震評価手法の合理化を目的として、構造物に蓄積されるエネルギーに着目した振動挙動の検討を進めてきた。本報では、構造物に蓄積されるエネルギーに着目し、2質点系モデルの振動実験を行い、総エネルギー入力と破損の相関関係について確認した。

論文

レーザー駆動型粒子線装置のための陽子線プロトタイプ輸送系の開発

榊 泰直; 西内 満美子; 堀 利彦; Bolton, P.; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 織茂 聡; 近藤 公伯; et al.

Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.312 - 315, 2010/08

原子力機構・関西光科学研究所(関西研)では、文部科学省の「先端融合領域イノベーション創出拠点の形成プロジェクト」に採択され、平成19年度より「レーザー駆動型粒子線治療装置」の実用化を目指している。このプロジェクトは、高強度・短パルスのレーザーによる、従来のRF加速よりも高い100GeV/mという電界勾配を利用した加速手法にて、既存のシンクロトロン型粒子線治療装置を小型化するというものである。そこでレーザー駆動型粒子線に対して、これまで単体性能試験が行われた位相回転空洞,PMQ及び偏向電磁石を組合せたプロトタイプビーム輸送系を開発し、PARMILAを用いて空間電荷効果評価を行い装置の標準設計手法の確立を目指した。

論文

Measured and simulated transport of 1.9 MeV laser-accelerated proton bunches through an integrated test beam line at 1 Hz

西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; Bolton, P.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; 森 道昭; 織茂 聡; Pirozhkov, A. S.; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 13(7), p.071304_1 - 071304_7, 2010/07

 被引用回数:25 パーセンタイル:81.88(Physics, Nuclear)

1.9MeVレーザー駆動陽子線のビームライン中に伝送した。ビームラインは、PMQ, RF cavity,monochrometerからなり、伝送の様子をPARMILAのシミュレーションによって再現した。このような試みは世界初のことである。ビームラインの最終端において、6nsのバンチ幅を道、5%のエネルギースプレッドを持つビームが10%の効率で検出された。この様子はPARMILAにより再現でき、PARMILAコードがレーザー駆動陽子線のビームラインの構築に使用できることを証明した。

論文

Laser-driven proton accelerator for medical application

西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; Bolton, P.; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; 森 道昭; 織茂 聡; Pirozhkov, A. S.; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.88 - 90, 2010/05

レーザー駆動陽子線の研究の発展により、加速器の小型化が期待されるようになってきている。ここでは、日本原子力研究開発機構、関西光科学研究所内のPMRCセンターにおけるレーザー駆動陽子線加速器開発の現状について述べる。われわれは、医療用のレーザー駆動陽子線加速器開発の一環として、レーザー駆動陽子線のトランスポートラインを構築し、伝送実験を行った。

論文

Focusing and spectral enhancement of a repetition-rated, laser-driven, divergent multi-MeV proton beam using permanent quadrupole magnets

西内 満美子; 大東 出; 池上 将弘; 大道 博行; 森 道昭; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; et al.

Applied Physics Letters, 94(6), p.061107_1 - 061107_3, 2009/02

 被引用回数:54 パーセンタイル:87.76(Physics, Applied)

2.4MeVのレーザー駆動陽子線を永久四重極磁石で1Hzで収束させた。磁場勾配は、55T/m, 60T/mであった。陽子線は、ターゲットから650mmにおける2.7mm$$times$$8mmの大きさ(半値全幅)の領域に収束された。この結果は、モンテカルロシミュレーションとよく一致した。

論文

Control of current profile and instability by radiofrequency wave injection in JT-60U and its applicability in JT-60SA

諫山 明彦; 鈴木 隆博; 林 伸彦; 井手 俊介; 濱松 清隆; 藤田 隆明; 細山 博己; 鎌田 裕; 長崎 百伸*; 大山 直幸; et al.

AIP Conference Proceedings 933, p.229 - 236, 2007/10

電流分布及び不安定性を制御することは、高ベータプラズマを維持するうえで重要である。JT-60Uでは、2GHz帯の低域混成波(LH)入射装置を用いた実時間電流分布制御、及び110GHz電子サイクロトロン波(EC)入射装置を用いた新古典テアリング不安定性(NTM)の安定化を行った。実時間電流分布制御においては、モーショナル・シュタルク計測により実時間で安全係数を測定し、LH波を最適なパワーで入射するシステムを開発した。その結果、LH波入射により安全係数の極小値$$q_{rm min}$$を指令値通りに制御することに成功した。NTM安定化に関しては、EC電流駆動により$$m/n=2/1$$のNTMの安定化を行った($$m$$, $$n$$はそれぞれポロイダルモード数、及びトロイダルモード数)。特に、ECCD位置の違いによる安定化効果及び不安定化効果を実験的に明らかにした。また、TOPICSコードを用いてNTMの時間発展のシミュレーションを行った結果、実験において観測されたNTMの安定化及び不安定化が再現されることを明らかにした。また、TOPICSコードを用いてJT-60SAにおけるNTM安定化のシミュレーションを行った。シミュレーションにおいて必要となる未定乗数はJT-60UのNTM実験により得られたものを用いた。その結果、EC波入射角度を最適化すると、空間的に非常に局在化した電流駆動が得られ低いEC波パワーでNTMが安定化できることが明らかになった。

論文

Thermal hydraulic characteristics during ingress of coolant and loss of vacuum events in fusion reactors

高瀬 和之; 功刀 資彰*; 関 泰; 秋本 肇

Nuclear Fusion, 40(3Y), p.527 - 535, 2000/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:30.81(Physics, Fluids & Plasmas)

国際熱核融合実験炉(ITER)の熱流動安全性研究として、真空容器内冷却材侵入事象(ICE)及び真空境界破断事象(LOVA)下における伝熱流動特性をICE/LOVA予備実験装置を使って明らかにした。ICE予備実験では、冷却材侵入後の圧力上昇速度と温度の関係を把握するとともに、水蒸気凝縮の促進によって圧力上昇を抑制できることを原理的に実証した。一方、LOVA実験では、真空破断後に真空容器内が真空から大気圧になるまでの時間と破断面積の関係を実験的に把握した。また、破断口部に発生する置換流の定量測定結果を基に置換流に同伴される放射化ダクトの飛散分布を予測した。これらICE/LOVA予備実験の成果は核融合実験炉用熱流動安全性評価解析コードの検証に利用された。さらに、ITER工学設計活動の延長期間中に行う計画であるICE/LOVA統合試験の概要、試験項目及び試験スケジュールを示した。本試験の目的は、核融合実験炉における熱流動安全性の考え方の妥当性やICE/LOVA事象下でのシステム安全系の総合性能を実証し、核融合実験炉の安全評価に備えることである。

口頭

レーザー駆動MeV級陽子線の実用化に向けた伝送; 四重極磁石による空間収束とエネルギースペクトルの準単色化

西内 満美子; 大東 出; 森 道昭; 織茂 聡; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 榊 泰直; 堀 利彦; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; et al.

no journal, , 

われわれのこれまでの研究から、フェムト秒テラワットレーザーと固体ターゲットとの相互作用により、エネルギーMeV級の陽子線を安定に繰り返し1Hzで生成することに成功してきた。生成される陽子線は、既存加速器からのビームと比べて低エミッタンスで、個数が10$$^{13}$$個以上である。しかしながら、約10度もの非常に大きな発散性を持ち、エネルギースペクトルがブロードであるという、実用上問題となる特徴もある。本研究では、レーザー駆動陽子線の実用化に向けて、永久四重極磁石を用いたレーザー駆動陽子線の伝送を行い、空間的な収束・エネルギースペクトルの準単色化に成功した。陽子線の収束点における空間分布、及びスペクトルの準単色化の様子は、空間電荷効果を無視したモンテカルロシミュレーションにより十分再現することがわかった。

口頭

医療用レーザー駆動陽子線加速器の実現に向けて; 伝送・照射テストビームラインにおける汎用粒子線伝送コード(PARMILA)のベンチマーク実験

西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; Bolton, P.; 小倉 浩一; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 森 道昭; et al.

no journal, , 

医療用レーザー駆動陽子線加速器の実現には、(1)レーザー,(2)陽子線源,(3)ビーム伝送・照射系の開発が必要である。本講演では、(3)「ビーム伝送・照射系の開発」の項目における現状報告を行う。レーザー駆動陽子線は、既存加速器におけるビームとは全く異なる特徴:短パルス・超高電流・低エミッタンスを持つ。これらの類稀なパラメータを活かした加速器を設計するには、既存の加速器において使用されている伝送・照射系をそのまま適応するのではなく、固有の設計をする必要がある。設計のためには信頼のおける粒子線伝送コードが必要不可欠であるが、レーザー駆動陽子線に対するベンチマーク済みの粒子線伝送コードは存在しない。そこでわれわれは、J-PARCの設計にも用いられている汎用粒子コードPARMILAを選択、ベンチマーク実験のためのテストビームラインを設計、ベンチマーク実験を行った。原子力機構関西光科学研究所におけるJ-KARENレーザーを用いて2.0MeVのレーザー駆動陽子線を1Hzで安定に発生させ、テストビームラインに導いた。陽子源において100%のエネルギー広がりを持ち半角10度以上の広がり角を持って発生する陽子線を永久四重極磁石からなる収束系で空間的に収束、さらに位相回転空洞と偏向電磁石によって2.0MeV付近にバンチングさせ単色化を行い収束点へ導き、空間分布と時間波形を計測した。結果はPARMILAによるシミュレーションと非常によく一致し、PARMILAコードがレーザー駆動陽子線に対しても適応可能であり、実機の設計に使用可能であることを示す。

口頭

レーザー駆動型粒子線装置のための陽子線プロトタイプ輸送系の構築

榊 泰直; 西内 満美子; 堀 利彦; 近藤 公伯; 小倉 浩一; 余語 覚文; 匂坂 明人; 織茂 聡; 森 道昭; 反保 元伸; et al.

no journal, , 

原子力機構では、JSTプログラム「先端融合領域イノベーション創出拠点の形成」の支援を受け、レーザー駆動型粒子線治療器を早期に商用化レベルまで実現するべく研究開発拠点を確立している。粒子線治療器の早期実現には、レーザー駆動型イオン生成のエネルギーを医療応用可能なレベルまで向上させる必要性が最も最優先されることではあるが、この治療器が先行するシンクロトロン型治療器の市場の中に入り込むためにはレーザー駆動型イオンの特性が活かせる治療系の開発も並行して進めていかねばならない。そこでわれわれは、原子力機構J-KARENレーザーを用いて、2.0MeV陽子線プロトタイプ輸送系を構築し、レーザー駆動型陽子線の輸送特性計測及び解析を行った。

口頭

地震エネルギー入力に基づく機器配管系の耐震性評価に関する研究

関 一*; 藤田 聡*; 小見 俊夫*; 皆川 佳祐*; 北村 誠司; 渡壁 智祥

no journal, , 

地震によって構造物に作用する荷重は、繰返し荷重である場合があり、構造物の疲労破損を考慮した耐震性評価が求められている。本研究は、構造物に蓄積されるエネルギーに着目し、振動挙動の検討を進めてきた。これまでに、数100[g]オーダーの単純一質点系モデルの振動疲労破損とエネルギーの関係を確認した。本報では、実構造物への適応を見据え、数10[kg]オーダーの供試体を用いた振動実験を行い、総エネルギー入力と破損の関係、破損に要するエネルギーと破損箇所付近のひずみの関係について報告する。

口頭

エネルギー釣合式に基づく機械構造物の耐震性評価に関する研究

関 一*; 藤田 聡*; 小見 俊夫*; 皆川 佳祐*; 北村 誠司; 渡壁 智祥

no journal, , 

地震によって構造物に作用する荷重は、繰返し荷重である場合があり、構造物の疲労破損を考慮した耐震性評価が求められている。本研究は、構造物に蓄積されるエネルギーに着目し、振動挙動の検討を進めてきた。これまでに、数100[g]オーダーの単純一質点系モデルの振動疲労破損とエネルギーの関係を確認した。本報では、実構造物への適応を見据え、数10[kg]オーダーの供試体を用いた振動実験を行い、総エネルギー入力と破損の関係、破損に要するエネルギーと破損箇所付近のひずみの関係について報告する。

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