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論文

HTTRの保全管理(保全管理の特長及び実績)

島崎 洋祐; 山崎 和則; 飯垣 和彦

保全学, 18(1), p.16 - 20, 2019/04

高温工学試験研究炉(HTTR: High Temperature engineering Test Reactor)は、高温の冷却材を利用した水素製造技術の研究開発及び高温ガス炉開発のための試験研究を目的として、日本原子力研究開発機構の大洗研究所に設置されている日本初の高温ガス炉である。現在HTTRは、早期の運転再開に向けて、2013年12月18日に施行された試験研究用等原子炉施設に対する新規制基準への適合性確認のための原子力規制委員会による審査に対応している。本報では、保全管理に係る項目として、HTTR原子炉施設の設備、機器類の保守管理の実施状況について紹介する。

論文

Improvement of exchanging method of neutron startup source of high temperature engineering test reactor

澤畑 洋明; 島崎 洋祐; 石塚 悦男; 山崎 和則; 柳田 佳徳; 藤原 佑輔; 高田 昌二; 篠崎 正幸; 濱本 真平; 栃尾 大輔

Proceedings of 24th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-24) (DVD-ROM), 8 Pages, 2016/06

HTTRでは、起動用中性子源として$$^{252}$$Cfが使用され、定期的に交換を行っている。本交換作業において、2つの課題が挙げられていた。1つは、中性子線漏洩による作業員の被ばくであり、もう一つは、中性子源輸送容器の取扱性能の信頼性である。中性子線漏洩による被ばく線量の低減については、PHITSコードを用いて漏洩源である燃料交換機の解析を行い、効果的な遮へい方法を考案し、簡易に取付・取外しができるポリエチレン製のブロックと粒子を冷却流路に設置した。その結果、集団線量を約700人・$$mu$$Svから約300人・$$mu$$Svまで低減できた。中性子源輸送容器については、容器を小さくすることにより、取扱性能を改善して取扱作業を安全に完遂した。

論文

First flight demonstration of glass-type space solar sheet

島崎 一紀*; 小林 祐希*; 高橋 眞人*; 今泉 充*; 村島 未生*; 高橋 優*; 豊田 裕之*; 久木田 明夫*; 大島 武; 佐藤 真一郎; et al.

Proceedings of 40th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-40) (CD-ROM), p.2149 - 2154, 2014/06

ガラス型スペースソーラーシート(G-SSS)はインジウムガリウムリン(InGaP)とガリウム砒素(GaAs)によって構成される2接合太陽電池と、さらにゲルマニウム層を含むInGaP/GaAs/Ge 3接合太陽電池のふたつの太陽電池からなり、厚さが0.5mm以下の軽量太陽電池シートである。G-SSSは小型科学人工衛星「ひさき」(SPRINT-A)に搭載され、2013年9月14日に打ち上げられた。運用期間中に得られたデータからG-SSSは正常に動作していることが確認でき、本プロジェクトはIII-V族多接合薄膜太陽電池を用いたG-SSSの世界初実証実験となった。G-SSSの太陽電池は、高崎量子応用研究所での放射線照射試験等、様々な地上試験から予測されていた通りの優れた性能を示しており、新型軽量ソーラーパドルの実用化に貢献する成果を得た。

論文

Temperature influence on performance degradation of hydrogenated amorphous silicon solar cells irradiated with protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Progress in Photovoltaics; Research and Applications, 21(7), p.1499 - 1506, 2013/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:68.04(Energy & Fuels)

室温及び高温(60$$^{circ}$$C)での水素化アモルファスシリコン太陽電池の陽子線照射劣化挙動を調べた。照射前後の電気特性を比較したところ、高温照射での劣化は室温照射よりも優位に小さくなることがわかった。また、室温でもすべての電気特性パラメータ(短絡電流,開放電圧,最大出力,曲線因子)が回復することがわかった。熱回復が指数関数的に起こると仮定して短絡電流の特性時間を求めると、高温ほど特性時間が大きく、特性の回復が温度に起因しているが、室温から60$$^{circ}$$Cの範囲でさえその差が有意に現れることが明らかとなった。これは、従来の三接合太陽電池などと比較して温度の影響がはるかに大きいということを意味しており、水素化アモルファスシリコン太陽電池の照射実験においては照射中温度や照射後の経過時間をかなり厳密にコントロールする必要があるといえる。

論文

Temporal electric conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon due to high energy protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Journal of Non-Crystalline Solids, 358(17), p.2039 - 2043, 2012/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.28(Materials Science, Ceramics)

非ドープ, n型, p型水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)薄膜に陽子線照射した時の光伝導度及び暗伝導度の変化について系統的に調べた。非ドープa-Si:Hは照射とともに一旦光伝導度や暗伝導度は上昇したが、さらに照射を続けると減少に転じた。ただしこの伝導度の上昇は準安定なものであり、時間とともに減衰してくことも明らかとなった。同様の結果がn型a-Si:Hに対しても得られたが、p型a-Si:Hについては単調な減少が観察された。非ドープ及びn型a-Si:Hにおいて観察される光伝導度及び暗伝導度の上昇はドナー中心の生成に起因していること、また高照射量域で見られる減少は、照射欠陥によって作られる深い準位のキャリア捕獲中心やキャリア補償効果に起因していることが明らかとなった。

論文

Anomalous enhancement in radiation induced conductivity of hydrogenated amorphous silicon semiconductors

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 286, p.29 - 34, 2012/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:39.83(Instruments & Instrumentation)

水素化アモルファスシリコンは耐放射線性光デバイス材料の候補として期待されているが、照射効果については明らかになっていない点が多い。デバイスグレード水素化アモルファスシリコン薄膜に10MeV陽子線を照射しながら暗状態でその間の電気伝導度を測定したところ、照射量の増大に伴って電気伝導度が劇的に上昇した。しかし、$$10^{13}$$/cm$$^2$$を超えたあたりから電気伝導度は減少し始め、高照射量域では一定値となった。光照射を行いながら同様の実験を行ったところ、ほぼ同様の傾向を示したが、両者の電気伝導度の比を取ると、電気伝導度が最大になる付近でほぼ1になることがわかった。通常、光照射下では光励起によるキャリアが電気伝導を担うため、暗状態よりも高い電気伝導度を示すが、それが起こらなかったということは励起されたキャリアが電気伝導の主因にはなっていないということであり、ドナー中心が一時的に生成していることを意味する。照射直後の熱起電力測定の結果からも同様の結論を示唆する結果が得られた。さらに、$$10^{14}$$/cm$$^2$$以上の高照射量域ではドナー中心が消失しているために電気伝導度の減少が見られることも判明した。

論文

Electric properties of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with self-ions

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 285, p.107 - 111, 2012/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:49.78(Instruments & Instrumentation)

Dark conductivity (DC), photoconductivity (PC), and Seebeck coefficient variations of undoped hydrogenated amorphous silicon semiconductors irradiated with protons and Si ions were investigated in this study. Both the DC and PC values showed nonmonotonic variations with increasing a fluence in the case of proton irradiation, whereas the monotonic decreases were observed in the case of Si ion irradiation. The Seebeck coefficient variation due to proton irradiation was investigated and the results showed that the increase in DC and PC in the low fluence regime was caused by donor-center generation. It was also shown by analyzing the proton energy dependence and the energy deposition process that the donor-center generation was based on the electronic excitation effect. On the other hand, the decrease in DC and PC in the high fluence regime was attributed to the carrier removal effect and the carrier lifetime decrease due to the accumulation of dangling bonds, respectively. The dangling bond generation due to ion irradiation was mainly caused by the displacement damage effect and therefore it was different from the generation process in the light-induced degradation.

論文

First flight demonstration of film-laminated InGaP/GaAs and CIGS thin-film solar cells by JAXA's small satellite in LEO

森岡 千晴*; 島崎 一紀*; 川北 史朗*; 今泉 充*; 山口 洋司*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 中村 揚介*; 平子 敬一*; et al.

Progress in Photovoltaics; Research and Applications, 19(7), p.825 - 833, 2011/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:41.17(Energy & Fuels)

The electrical performances of InGaP/GaAs dual-junction solar cells and CIGS solar cells in space have been demonstrated by JAXA's small satellite which flew in a low-earth orbit since January 2009. This flight demonstration is the first experiment for a thin-film III-V multi-junction solar cell in the world. Thin-film solar cells were laminated using transparent polymer film in place of conventional coverglass for protection of solar cell's surface. The film-laminated cells were observed for short-circuit current degradation. The ground tests indicated that the cause of the degradation was attributed to the film coloring by obliquely incident UV rays, not to space radiations (protons and electrons). This is because the lamination film has UV-reflective multilayer coating on its surface. The flight data and the predicted results were in reasonable agreement with each other. Thus, we could verify the validity of the ground tests and prediction methodology for film-laminated solar cell in this study.

論文

Temporal donor generation in undoped hydrogenated amorphous silicon induced by swift proton bombardment

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Applied Physics Express, 4(6), p.061401_1 - 061401_3, 2011/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:65.05(Physics, Applied)

非ドープ水素化アモルファスシリコン半導体の高エネルギー陽子線照射によるゼーベック係数の変化について調べた。3.0MeV陽子線を3.1$$times$$10$$^{11}$$から5.0$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^2$$照射すると負のゼーベック係数を示したが、5.3$$times$$10$$^{13}$$/cm$$^2$$以上照射するとゼーベック効果が現れなかった。この結果は伝導電子を発生させるドナー型の欠陥中心が低フルエンスの領域において生成するが、このドナー型の欠陥中心は高フルエンス領域では消失するか、あるいは他に発生する照射欠陥によって補償されてしまうことを示唆している。また、これらの現象は時間とともに減衰することから、ドナー型の欠陥中心は一時的にしか生成しない不安定なものであるといえる。

論文

Electron and proton irradiation effects on substrate-type amorphous silicon solar cells

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Proceedings of 37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-37) (CD-ROM), p.001615 - 001619, 2011/06

Radiation degradation behavior of electrical properties of single junction hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells is investigated in this study. The samples were irradiated with 1 MeV electrons and 10 MeV protons, and their current-voltage characteristics were measured in-situ in the irradiation chamber. As a result, superior radiation tolerance of a-Si:H solar cell compared to crystalline silicon space solar cell was demonstrated. Besides, it was clearly shown that radiation degradation of all the cell parameters; short-circuit current, open-circuit voltage and fill factor were substantially suppressed by elevated temperature during irradiation. The thermal recovery after the irradiation was also observed even at room temperature.

論文

Electric conductivity of device grade hydrogenated amorphous silicon thin films irradiated with protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.183 - 186, 2010/10

In this paper, we present in-situ measurement results of the conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivities drastically increased at first and turned into decrease with further irradiation. On the other hand, the photosensitivity had a minimum value at around a maximum value of the conductivity. This fact indicates that the conductive carriers generated by light illumination are not dominant to the electric conduction in this regime, and thus the extremely high conductivity cannot be explained by a general interpretation of radiation induced conductivity.

論文

Proton-induced photoconductivity increment and the thermal stability of a-Si:H thin film

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Journal of Non-Crystalline Solids, 356(41-42), p.2114 - 2119, 2010/09

 被引用回数:13 パーセンタイル:37.29(Materials Science, Ceramics)

デバイスグレードの水素化アモルファスシリコン薄膜の、0.1, 1.0, 10MeV陽子線照射による光伝導度及び暗伝導度の変化を調べたところ、いずれの陽子線においても、照射とともに光伝導度は一旦上昇し、その後減少へと転じた。この結果は、光伝導度の変化がはじき出し損傷の蓄積によって起こるものではないことを示唆している。また、10MeV陽子線照射に伴う光伝導度の温度依存性の変化について調べたところ、光伝導度の上昇は、熱的に安定な成分と不安定な成分の2つからなることが判明した。このうち、熱的に不安定な成分は300Kから340Kの間で消失するが、340K以上では照射欠陥の熱回復効果が現れることも明らかとなった。

論文

Photo- and dark conductivity variations of solar cell quality a-Si:H thin films irradiated with protons

佐藤 真一郎; 齋 均*; 大島 武; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*

Proceedings of 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-35) (CD-ROM), p.002620 - 002624, 2010/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.6

We investigated conductivity variations of hydrogenated amorphous silicon thin films during and following 10 MeV proton irradiations at the fluences of 2.0$$times10^{13}$$ or 4.0$$times10^{14}$$/cm$$^{2}$$. In addition, we compared behaviors of the light-induced degradations before and after 10 MeV proton irradiations. The results showed that the conductivity during the irradiation initially increased and after that decreased. These conductivity behaviors were in good agreement with the photoconductivity variations. The conductivity value never fell below the value before the irradiation even in the case of 4.0$$times10^{14}$$/cm$$^{2}$$ irradiation.

論文

Anomalous photoconductivity variations of solar cell quality a-Si:H thin films induced by proton irradiation

佐藤 真一郎; 齋 均*; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 近藤 道雄*; 大島 武

Proceedings of 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-34) (CD-ROM), p.002354 - 002358, 2009/06

宇宙用軽量薄膜太陽電池材料として期待されるアモルファスシリコンの放射線照射効果に関する研究の一環として、0.10, 1.0, 10MeVの陽子線を照射したときの水素化アモルファスシリコン薄膜の光伝導度変化について調べたところ、光伝導度は陽子線照射量に応じて一旦上昇したのちに急激に減少するという結果を得た。この光伝導度の上昇についての知見を得るために、10MeV陽子線照射によって増加した光伝導度の照射後経過時間による変化を調べたところ、光伝導度は時間経過とともに減少していくものの、270時間後も照射前の約2倍程度の値を保持した。しかしながら、この高い光伝導度は光安定化処理を行うことによってほぼ陽子線照射前の初期値に近い値に戻ることから、この光伝導度の上昇は準安定なものであると結論できる。

論文

Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple-junction solar cells irradiated with various-energy protons

佐藤 真一郎; 宮本 晴基*; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武

Solar Energy Materials and Solar Cells, 93(6-7), p.768 - 773, 2009/06

 被引用回数:62 パーセンタイル:9.88(Energy & Fuels)

宇宙用のInGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の陽子線照射による劣化を1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いてモデル化した。30keV, 150keV, 3MeV, 10MeVの陽子線を照射した三接合太陽電池の外部量子効率から短絡電流及び開放電圧の劣化量を見積もるとともに、少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層キャリア濃度のキャリア枯渇係数を求めた。この計算によって求められた短絡電流及び開放電圧の劣化量は実験結果を5%以内の精度で再現したことから、今回提案した放射線劣化モデリングが三接合太陽電池の寿命予測に有効であることが証明できた。

論文

NIEL analysis of radiation degradation parameters derived from quantum efficiency of triple-junction space solar cell

佐藤 真一郎; 宮本 晴基; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武

Proceedings of 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC-33) (CD-ROM), 5 Pages, 2008/00

InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の放射線劣化モデル構築のために、50keV$$sim$$10MeVの幅広いエネルギー範囲のプロトンを照射することで劣化させた三接合太陽電池の外部量子効率のシミュレーションを、1次元光デバイスシミュレータPC1Dを用いて行った。その結果、短絡電流及び開放電圧を実験結果と比較して5%以内の精度で再現することができ、このモデリングの妥当性を確認することができた。さらに、各サブセルにおけるベース層の多数キャリア濃度枯渇係数と少数キャリア拡散長の損傷係数を見積り、これらがNIELを指標として表現できることを見いだした。

論文

Degradation modeling of InGaP/GaAs/Ge triple junction solar cells irradiated with various energy protons

佐藤 真一郎; 宮本 晴基; 今泉 充*; 島崎 一紀*; 森岡 千晴*; 河野 勝泰*; 大島 武

Proceedings of 17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-17) (CD-ROM), p.502 - 503, 2007/12

1次元光デバイスシミュレータ(PC1D)を用いて宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の寿命予測技術開発のため、放射線による電気特性劣化のモデリングを行った。30keV, 150keV, 3MeV及び10MeVの陽子線照射によって劣化した三接合太陽電池の量子効率をフィッティングし、短絡電流と開放電圧をシミュレートした。また、各サブセルにおいて少数キャリア拡散長の損傷係数及びベース層のキャリア除去係数を見積もった。その結果、シミュレーションによって得られた短絡電流と開放電圧は実験値と良い一致を示した。これらの結果より、本劣化モデリングの有効性が実証された。

論文

Radiation response and recovery characteristics of amorphous silicon solar cells

島崎 一紀*; 今泉 充*; 川北 史朗*; 森岡 千晴*; 大島 武; 伊藤 久義; 岐部 公一*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 5, 2007/02

次世代の宇宙応用が期待されるアモルファス(a-Si)/アモルファスシリコンゲルマ(a-SiGe)のタンデム太陽電池に50keV$$sim$$3MeV陽子線を照射し発電特性の変化を調べた。陽子線照射により発電特性が減少することが観測された。短絡電流(I$$_{SC}$$)の劣化とNon Ionizing Energy Loss(NIEL)に基づく弾き出し損傷量(Dd)の関係を求めたところ、陽子線のエネルギーによらず単一の関係となることが見いだされ、a-Si/a-SiGe太陽電池においても従来の結晶太陽電池と同様にDdが劣化量を決める重要な指標となることが判明した。また、照射後130$$^{circ}$$Cでの熱処理を行ったところ発電特性の回復が観測され、6時間の熱処理により特性が未照射値まで回復することが判明した。

論文

Recovery of the electrical performance of proton-irradiated 3J solar cells by current injection

大島 武; 宮本 晴基; 今泉 充*; 森岡 千晴*; 川北 史朗*; 島崎 一紀*; 岐部 公一*; 河野 勝泰*; 伊藤 久義

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 6, 2007/02

宇宙用太陽電池の主流となりつつあるInGaP/GaAs/Ge三接合(3J)太陽電池へ50keV及び10MeV陽子線を照射して発電特性を劣化させた後、室温にて0.03$$sim$$0.25A/cmの範囲で電流注入を行った。その結果、電流注入量時間の増加とともに短絡電流が回復すること,短絡電流の回復量と注入した電流量(電荷)の関係は10MeV陽子線照射した3J太陽電池も50keV陽子線照射したのも同様な関係があることが見いだされた。さらに、電流注入による回復の振る舞いから欠陥のアニール率を求めたところ10MeVも50keV陽子線照射したものも同様の値であることが見積もられた。このことより、特性回復に寄与する欠陥の種類は10MeV, 50keV陽子線照射試料ともに同じものであることが示唆された。

論文

Analysis of radiation response and recovery characteristics of amorphous silicon solar cells

島崎 一紀*; 今泉 充*; 大島 武; 伊藤 久義; 岐部 公一*

Proceedings of 7th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-7), p.49 - 52, 2006/10

タンデム型のアモルファスシリコン太陽電池へ50keV$$sim$$10MeVの陽子線,500keV$$sim$$2MeVの電子線を照射し、発電特性の劣化を調べた。劣化挙動をMott-Rutherford断面積及びZiegler-Biersack-Littmark遮蔽ポテンシャルを考慮したNIEL(Non Ionizing Energy Loss)により解析したところ、すべてのエネルギーでの照射結果が「はじき出し損傷線量(Displacement Damage Dose: Dd)」で統一的に表現できることが見いだされ、アモルファスシリコン太陽電池の放射線劣化も単結晶半導体を用いた太陽電池と同様にDdが劣化を表す良い指標であることが判明した。また、照射後70及び130$$^{circ}$$Cでの熱処理を行ったところ、劣化した特性が未照射時と同じ値まで回復することが観測された。

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