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論文

Progress of divertor simulation research toward the realization of detached plasma using a large tandem mirror device

中嶋 洋輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 大木 健輔*; 坂本 瑞樹*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; 今井 剛*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 463, p.537 - 540, 2015/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Materials Science, Multidisciplinary)

A divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target is installed in the west end-sell in GAMMA 10 large tandem mirror device, and a hydrogen plasma irradiation experiment to the target have been started to investigate radiation cooling mechanism on the target. A gas injection system is installed in the D-module and Langmuir probe and calorie meter array are mounted on the target plate. During the plasma irradiation, the highest electron density of 2.4 $$times$$ 10$$^{18}$$ m$$^{-3}$$ and a significant reduction of the electron temperature from a few tens of eV to 2 eV are achieved on the target plate by hydrogen and noble gas injection into the D-module.

論文

Development of divertor simulation research in the GAMMA 10/PDX tandem mirror

中嶋 洋輔*; 坂本 瑞樹*; 吉川 正志*; 大木 健輔*; 武田 寿人*; 市村 和也*; 細井 克洋*; 平田 真史*; 市村 真*; 池添 竜也*; et al.

Proceedings of 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2014) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/10

In the large tandem mirror device GAMMA 10/PDX, a divertor simulation experimental module (D-module) with a V-shaped divertor target have been installed in the end-mirror. A massive gas injection of hydrogen and noble gases (argon and xenon) into the D-module during hydrogen plasma irradiation onto the target was performed, and plasma detachment from the target was investigated. Electron temperature measured by Langmuir probe array on the target was significantly reduced from a few tens of eV to $$<$$ 3 eV, and particle flux was also reduced. A bright H$$alpha$$ emission in the upstream region of the D-module and strong reduction near the target were observed by a two-dimensional image of H$$alpha$$ emission in the target observed with a high-speed camera. Molecular activated recombination (MAR) process is expected to contribute to the reduction of the electron temperature and the particle flux.

論文

Evaluation of inter-laminar shear strength of GFRP composed of bonded glass/polyimide tapes and cyanate-ester/epoxy blended resin for ITER TF coils

辺見 努; 西村 新*; 松井 邦浩; 小泉 徳潔; 西嶋 茂宏*; 四竃 樹男*

AIP Conference Proceedings 1574, p.154 - 161, 2014/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.98

原子力機構はITERトロイダル磁場(TF)コイル9個の製作を担当している。ITER TFコイルの絶縁システムは導体絶縁、ダブルパンケーキ(DP)絶縁及び対地絶縁の三層構造となっており、それぞれ、樹脂を真空含浸した多層のガラス・ポリイミド・テープから構成される。ITER TFコイルは20年間の運転中に10$$^{22}$$個/m$$^{2}$$の高速中性子に曝されるため、$$gamma$$線及び中性子線を合わせて10MGyの照射に耐える耐放射線性が要求される。ITER TFコイルに要求される耐放射線性を有する絶縁材として、シアネート・エステルとエポキシ樹脂の混合樹脂及びガラス・ポリイミド接着テープを用いた絶縁材を開発した。開発した絶縁材の耐放射線性を評価するため、原子炉で照射した絶縁材試験片の層間せん断強度を測定し、ITER TFコイルに適用可能な耐放射線性を有することを検証した。

論文

Competition between magnetic ordering and random spin freezing in Dy$$_2$$PtS$$_3$$

Li, D.*; 山村 朝雄*; 本間 佳哉*; 湯葢 邦夫*; 四竈 樹男*; 青木 大*; 二森 茂樹*; 芳賀 芳範

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.2233 - 2238, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.65(Physics, Multidisciplinary)

We report the results for ac and dc susceptibility, magnetization, magnetic relaxation, specific heat and electrical resistivity measurements on a well annealed ternary intermetallic compound Dy$$_2$$PtSi$$_3$$. An unusual magnetic phase transition with an apparent ferromagnetic nature was observed at $$T_{rm C}$$ = 5.6 K. The classification of Dy$$_2$$PtSi$$_3$$ as a large magnetic cluster (extended short-range ferromagnetic ordered) system with competition between magnetic ordering and random spin freezing seems appropriate.

論文

耐放射線光ファイバの開発と重照射環境下における応用

藤 健太郎; 四竈 樹男*

レーザー研究, 41(5), p.332 - 336, 2013/05

原子力発電所や加速器施設等の大強度放射線版では長期間安定して使用できる機器には限りがある。また、福島第一原子力発電所の事故により、原子力システムにおいて高線量率下でアクセス困難な場所における可視化の重要性が明らかとなった。溶融シリカを主成分とする光ファイバは、そのような極限環境下での可視化技術として最も有望なツールである。本解説では耐放射線性溶融シリカ光ファイバ開発とその応用に関する報告を行う。

論文

Japanese contribution to the DEMO-R&D program under the Broader Approach activities

西谷 健夫; 山西 敏彦; 谷川 博康; 野澤 貴史; 中道 勝; 星野 毅; 香山 晃*; 木村 晃彦*; 檜木 達也*; 四竈 樹男*

Fusion Engineering and Design, 86(12), p.2924 - 2927, 2011/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.23(Nuclear Science & Technology)

日欧間協力である幅広いアプローチ活動(BA)の一環として、ブランケット材料開発を中心としてR&Dが新たに開始されている。それぞれの極における原型炉のための共通課題として、ブランケット構造材としての低放射化フェライト鋼,流路保護材及び先進構造材としてのSiC/SiC複合材、先進中性子増倍材,先進トリチウム増殖材及びトリチウム技術の5つの課題が進められている。日本において、これらのR&Dは、BAの実施機関である原子力機構が中心となり、多くの大学及び研究機関の協力を得て進められている。

論文

Recent progress in blanket materials development in the Broader Approach Activities

西谷 健夫; 谷川 博康; 野澤 貴史; 實川 資朗; 中道 勝; 星野 毅; 山西 敏彦; Baluc, N.*; M$"o$slang, A.*; Lindou, R.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1331 - 1335, 2011/10

 被引用回数:12 パーセンタイル:21.87(Materials Science, Multidisciplinary)

幅広いアプローチ活動ではブランケット材料開発を中心としてR&Dを進めている。ブランケット構造材料開発では、低放射化フェライト鋼F82Hの5t溶解を実施し、2次溶解として電気スラグ溶解を用いることにより不純物制御ができることを確認した。欧州でもEUROFERの溶解を実施し3$$sim$$48mm厚の鋼板を製作した。SiC/SiC複合材の開発では、NITE-SiC$$_{f}$$/SiC複合材に対してダブルノッチ引っ張り試験を実施し、破壊強度がノッチサイズにあまり異存しないことを明らかにした。欧州では、SiCとLiPbの共存性試験の準備を実施した。先進中性子増倍材の開発では、BeとTiの粉末から直接Be-T金属間化合物を焼結することを試みた。また欧州では、30mm径のBe-T金属間化合物母材の製造に成功した。先進トリチウム増殖材の開発では、再処理法の確立を目指して、トリチウム増殖材微小球の溶解試験を行い、硝酸と過酸化水素水により90%以上溶解できることがわかった。

論文

Evidence for spin-glass state in nonmagnetic atom disorder compound Pr$$_2$$AgIn$$_3$$

Li, D. X.*; 山村 朝雄*; 湯葢 邦夫*; 二森 茂樹*; 芳賀 芳範; 四竈 樹男*

Journal of Physics; Conference Series, 320, p.012041_1 - 012041_6, 2011/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:21.22

A systematic investigation of magnetic properties has been performed on intermetallic compound Pr$$_2$$AgIn$$_3$$, which crystallizes in a disordered hexagonal CaIn$$_2$$-type structure. The results provide clear evidence for the formation of spin-glass state in Pr$$_2$$AgIn$$_3$$ below a spin freezing temperature $$T$$$$_f$$ $$sim$$ 3.7 K accompanied with a short-range magnetic order. The spin-glass state in Pr$$_2$$AgIn$$_3$$ can be considered to originate from the continued site randomness of the non- magnetic elements, Ag and In, which introduce the random distribution of the RKKY interactions.

論文

Feasibility study on cryogenic irradiation facility in JMTR

稲葉 良知; 土谷 邦彦; 四竃 樹男*; 西村 新*; 河村 弘

Fusion Engineering and Design, 86(2-3), p.134 - 140, 2011/03

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

材料試験炉(JMTR)は、1968年に初臨界となった試験研究炉であり、原子炉用燃料や材料の照射試験のほか、RI製造にも利用されてきた。改修及び改良のため、2006年8月にJMTRは運転を停止し、2011年度から再稼動する予定である。JMTRの再稼動に向けて、照射設備の整備や利便性の向上等が議論されてきた。照射設備の整備に関して、低温照射設備の設置が利用者から望まれている。低温照射設備は、核融合炉で使用される超電導マグネット材料等の低温照射挙動を調べるために必要である。このため本研究では、低温照射設備による低温照射試験の実現可能性を検討した。その結果、低$$gamma$$発熱となる照射孔へのキャプセルの設置及びキャプセルと冷却装置間を接続する配管の真空断熱化によって、超電導マグネット材料開発のための20K以下での照射試験が実現可能となることがわかった。

論文

Magnetic anisotropy and spin-glass behavior in single crystalline U$$_2$$PdSi$$_3$$

Li, D. X.*; 木村 昭裕*; 芳賀 芳範; 二森 茂樹*; 四竈 樹男*

Journal of Physics; Condensed Matter, 23(7), p.076003_1 - 076003_7, 2011/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.78(Physics, Condensed Matter)

We present the magnetic and transport properties of single crystalline U$$_2$$PdSi$$_3$$ measured with the magnetic field applied along two typical crystallographic directions. For both directions, a spin-glass state is confirmed to form at low temperature with the same spin freezing temperature 11.5 K, initial frequency shift 0.023 and activation energy 90.15 K in zero field. Strong anisotropy in magnetic and transport behavior is found to be a significant feature of U$$_2$$PdSi$$_3$$. The usual ferromagnetic-like anomaly in ac susceptibility and dc magnetization curves around 71 K is observed for $$H parallel c$$.

論文

Ion irradiation effects on the optical properties of tungsten oxide films

永田 晋二*; 藤田 遥*; 井上 愛知; 山本 春也; 土屋 文*; 四竈 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 268(19), p.3151 - 3154, 2010/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.53(Instruments & Instrumentation)

表面に触媒層を堆積させた三酸化タングステン(WO$$_{3}$$)膜は、水素に曝すと着色することから水素検知素子への応用が期待されている。WO$$_{3}$$膜の着色は、WO$$_{3}$$膜へのカチオンの導入、又は酸素空孔の形成によると考えられているが、水素による着色との関係は十分に理解されていない。そこで本研究では、イオン照射による酸素空孔の形成とWO$$_{3}$$膜の光学吸収特性への影響を調べた。スパッタリング法によりSiO$$_{2}$$基板上に作製したWO$$_{3}$$膜に対して200$$sim$$800keVに加速した酸素のイオンビーム照射を行い、WO$$_{3}$$膜の光学吸収係数の変化を測定した。その結果、照射量の増加とともにWO$$_{3}$$膜の着色が進み、光学吸収係数の変化は、酸素原子にはじき出しに関係する核的阻止能のみならず電子的阻止能を加えた値に依存することを見いだした。この結果からWO$$_{3}$$膜の着色は、イオン照射における電子励起にも起因することが示唆された。

論文

Fission neutron irradiation effect on interlaminar shear strength of cyanate ester resin GFRP at RT and 77 K

西村 新*; 泉 佳伸*; 西嶋 茂宏*; 辺見 努; 小泉 徳潔; 竹内 孝夫*; 四竃 樹男*

AIP Conference Proceedings 1219, p.127 - 134, 2010/04

 パーセンタイル:100

シアネートエステル樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチック(GFRP)を製作し、原子炉中で0.1MeVを超える高速中性子を1$$times$$10$$^{22}$$n/m$$^{2}$$まで照射した。本研究により、シアネートエステルGFRPの製作方法を確立し、超伝導材料に関する照射効果を研究するための研究協力ネットワークを構築した。NIFSが製作したCTD403 GFRP,東芝が製作したシアネートエステル+エポキシ混合樹脂GFRP及びCTD403 GFRPの3種類のサンプルを製作した。製作されたサンプルは原子力機構の研究用原子炉JRR-3で照射された後、ショートビーム試験が室温及び77Kで実施され、層間せん断強度(ILSS)が評価された。1$$times$$10$$^{21}$$n/m$$^{2}$$でのILSSは若干の上昇を示し、1$$times$$10$$^{22}$$n/m$$^{2}$$ではILSSは約50MPaであった。この傾向は製作した3種類のサンプルについて確認された。

論文

Fusion materials development program in the Broader Approach activities

西谷 健夫; 谷川 博康; 實川 資朗; 野澤 貴史; 林 君夫; 山西 敏彦; 土谷 邦彦; M$"o$slang, A.*; Baluc, N.*; Pizzuto, A.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.405 - 410, 2009/04

 被引用回数:29 パーセンタイル:7.84(Materials Science, Multidisciplinary)

原型炉の開発においては、増殖ブランケット技術の確立が最も重要な工学課題である。増殖ブランケット技術の開発では、高い中性子フルエンス,高温,高磁場等の厳しい環境で健全性を有する構造材及びトリチウム増殖材・中性子増倍材等の機能材料の開発が急務となっている。日欧間で進められている幅広いアプローチ活動(BA)の一つである原型炉工学R&D活動では、日欧双方が重要かつ不可欠と考える基盤的なR&Dとして、低放射化フェライト鋼,SiC/SiC複合材,先進中性子増倍材,先進トリチウム増殖材及びトリチウム技術の開発を行う予定である。本論文では、BAにおける低放射化フェライト鋼,SiC/SiC複合材,先進中性子増倍材,先進トリチウム増殖材の開発計画についてその概要を述べる。

論文

Damage process and luminescent characteristics in silica glasses under ion irradiation

永田 晋二*; 且井 宏和*; 土屋 文*; 井上 愛知; 山本 春也; 藤 健太郎; 四竈 樹男*

Journal of Nuclear Materials, 386-388, p.1045 - 1048, 2009/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:31.4(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合炉において、炉心プラズマから生成されるMeVエネルギーの軽イオンによるイオンビーム誘起発光は、プラズマ燃焼状態をその場観測する手段となるため、診断システムへの応用が期待されている。今回は、MeV領域のH及びHeイオン照射によるSiO$$_{2}$$ガラスのイオンビーム誘起発光(460nm)の発光効率に及ぼす照射エネルギー,照射量,入射速密度及び試料温度の影響を調べた。Hイオン照射によって付与される電子励起エネルギーを20$$sim$$150eV/nmの範囲で増加させると波長460nmの発光効率は増加するが、Heイオンによるエネルギーを200$$sim$$370eV/nmの範囲で増加させると発光効率が低下する傾向が明らかになった。また、試料温度を増加させることで発光効率は低下した。一方、入射イオンの核的衝突によって形成された発光中心の80%は600Kの熱処理によって回復した。このことから、電子励起付与エネルギーの違いによる発光効率の変化は局所的な加熱効果に大きく依存することが明らかになった。

論文

Hydrogen retention induced by ion implantation in tungsten trioxide films

井上 愛知; 山本 春也; 永田 晋二*; 吉川 正人; 四竈 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(8-9), p.1480 - 1483, 2009/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:37.67(Instruments & Instrumentation)

酸化タングステン中に導入される水素量と光学特性の関係を定量的に調べた。反応性スパッタ法により、金属タングステン(200nm)によって表面を被覆した非晶質WO$$_{3}$$(300nm)膜を作製し、10keVに加速したH$$_{2}$$$$^{+}$$イオンを照射した。その結果、膜中に注入された水素濃度は、照射量とともにH/W$$sim$$0.4まで増加することがわかった。水素の導入量がH/W$$sim$$0.1までは、WO$$_{3}$$膜の吸光係数は水素導入量に比例して約0.3$$mu$$m$$^{-1}$$まで増加したが、それ以上では緩やかに増加し約0.4$$mu$$m$$^{-1}$$で飽和した。このことから、H/W$$sim$$0.1未満の注入量では、WO$$_{3}$$の吸光度を測定することでWO$$_{3}$$内部への水素導入量を定量できることがわかった。

論文

Ion induced structural modification and nano-crystalline formation of Zr-Al-Ni-Cu metallic glasses

永田 晋二*; 笹瀬 雅人*; 高廣 克己*; 土屋 文*; 井上 愛知; 山本 春也; 四竈 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(8-9), p.1514 - 1517, 2009/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:45.86(Instruments & Instrumentation)

Zr基金属ガラスの構造変化及び微細結晶化に及ぼすイオンビーム照射効果について調べた。Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$からなる厚さ2mmの板状試料と薄膜試料に対して、室温のもとMg, P, Au及びBiイオンを100$$sim$$500keVの範囲で、最大2$$times$$10$$^{16}$$ions/cm$$^{2}$$まで照射した。X線回折を用いて照射試料の結晶構造を観察した結果、照射による長周期構造変化は見られなかった。Mgイオン照射した試料以外ではTEM観察によってfcc-Zr$$_{2}$$Cuの析出を観察することができた。また、Auイオンを照射した試料ではX線光電子分光法によりAu-Zr又はAu-Cu金属間化合物の形成が認められた。これらの結果から、イオン照射は、金属ガラスの長周期構造にあまり影響を与えないが、金属間化合物の析出を促進させる効果があり、その効果は重イオンであるほど顕著であることが明らかになった。

論文

Status of development of functional materials with perspective on beyond-ITER

四竈 樹男*; Knitter, R.*; Konys, J.*; 室賀 健夫*; 土谷 邦彦; M$"o$slang, A.*; 河村 弘; 永田 晋二*

Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.976 - 982, 2008/12

 被引用回数:27 パーセンタイル:9.97(Nuclear Science & Technology)

将来の核融合炉がより簡単な構造でかつ予備システムから解放されることが主張されたとしても、機能材料はITERだけでなくITERよりも先の核融合装置に重要な役割を持つ。ITER用テストブランケットモジュール(TBM)の研究は、機能材料の重要性を示している。本論文は、DEMO炉のような発電用核融合炉に適合するための機能性セラミックスの研究開発の現状についてまとめたものである。

論文

Effects of catalyst on gasochromic properties in tungsten oxide films

井上 愛知; 山本 春也; 永田 晋二*; 吉川 正人; 四竈 樹男*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 33(4), p.1127 - 1130, 2008/12

光学式水素センサー用素子の改良を目的に、ガスクロミック酸化タングステン膜の着色特性に及ぼす触媒の堆積量及び構造の影響を調べた。試料として用いた非晶質酸化タングステン膜は反応性RFマグネトロンスパッタ法を用いて、アルゴン及び酸素雰囲気中でタングステンをスパッタすることで作製した。触媒として用いたパラジウム及び白金はアルゴン中で堆積させた。堆積時間を変化させながらシリコン単結晶基板上に堆積させた触媒を走査型電子顕微鏡で表面観察を行ったところ、パラジウムの場合では2nm、白金の場合では0.2nmに相当する堆積量のときに、着床した微粒子が一様な膜構造を形成することがわかった。堆積量を変えた触媒を非晶質酸化タングステン膜に堆積させ、1%の水素を含んだ窒素ガスに曝したところ、膜構造の触媒を有する酸化タングステン膜が高い着色特性を示した。

論文

計測・制御用機能材料

西谷 健夫; 石塚 悦男; 藤 健太郎; 四竈 樹男*; 高橋 幸司

プラズマ・核融合学会誌, 84(10), p.635 - 645, 2008/10

国際熱核融合実験炉ITERは、フランスのカダラッシュに建設が決まり、建屋や主要機器の調達が始まる段階にきている。ITERでは、核融合出力500MW, Q=0の本格的なD-T燃焼を300$$sim$$500秒持続することを目標にしており、そのときに第1壁における中性子負荷は約0.3MW/m$$^{2}$$、10年間の中性子フルエンスは約3dpaになると見積もられている。ここでは、プラズマ計測・制御用に機能材料として電気絶縁材料と光伝送要素及びプラズマ加熱(ECH)用の真空窓材(人工ダイヤモンド窓)について最近の研究・開発の成果を紹介する。

論文

Effects of composition and structure on hydrogen incorporation in tungsten oxide films deposited by sputtering

井上 愛知; 山本 春也; 永田 晋二*; 吉川 正人; 四竈 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 266(15), p.3381 - 3386, 2008/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:61.74(Instruments & Instrumentation)

スパッタリングにより形成した酸化タングステン膜の組成及び構造が水素存在状態に与える影響ついて追求した。酸素及びアルゴン混合雰囲気中で金属タングステンをスパッタすると、室温の基板上に非晶質のWO$$_{X}$$が形成された。混合雰囲気中の酸素分圧が増大するにつれ、膜の組成はWO$$_{3}$$に近づいたが、室温の膜形成では膜内に水素が取込まれやすいことがわかった。続いて成膜中の基板温度を上昇させると膜の結晶化が起こり、膜形成時に取込まれていた水素濃度が低下した。同時に、膜中の構成原子の結合であるW$$^{6+}$$=Oのみが減少する傾向がラマン分光により観測された。この関連性を詳細に検討した結果、スパッタリングによって形成される酸化タングステン膜中に含まれる水素はおもにW$$^{6+}$$=O端に結合していることがわかった。

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