Development of radiation-resistant optical fiber for application to observation and laser spectroscopy under high radiation dose

伊藤 主税; 内藤 裕之; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 杉山 僚; 茶谷 恵治

Journal of Nuclear Science and Technology, 51(7-8), p.944 - 950, 2014/07

https://doi.org/10.1080/00223131.2014.924883

福島第一原子力発電所の燃料デブリの取出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な検査技術として、ファイバスコープによる観察技術とレーザー分光による元素分析技術を組み合わせた光ファイバプローブを開発している。積算線量100万Gyまで使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基を1,000ppm含有させることにより耐放射線性を向上させた高純度石英光ファイバを試作して、線照射試験により放射線の影響による伝送損失の測定とイメージファイバによる可視光線及び赤外線観察を行った。その結果、光ファイバの耐放射線性能を確認でき、100万Gyまで観察及びLIBS分光が行える見通しを得た。

Possible existence of magnetic polaron in nearly ferromagnetic semiconductor -US

池田 修悟*; 酒井 宏典; 立岩 尚之; 松田 達磨; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; 太田 有基*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(11), p.114704_1 - 114704_10, 2009/11

https://doi.org/10.1143/JPSJ.78.114704

We studied the magnetic properties of a paramagnet -US with the orthorhombic crystal structure by measuring the magnetization, magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity under magnetic field and pressure. The 5-crystalline electric field (CEF) scheme was determined from the experimental results The insulating resistivity is drastically changed to a metallic one under high pressure 8 GPa similar to that of the semimetallic Ising-type ferromagnet UTeS with the Curie temperature =87 K. From these experimental results, it was concluded that -US is in the vicinity of the ferromagnetic ordering at ambient pressure. The anomalous magnetization was analyzed on the basis of the ferromagnetic cluster and discussed from a viewpoint of the magnetic polaron.

Application of laser-accelerated protons to the demonstration of DNA double-strand breaks in human cancer cells

余語 覚文; 佐藤 克俊; 錦野 将元; 森 道昭; 手島 昭樹*; 沼崎 穂高*; 村上 昌雄*; 出水 祐介*; 赤城 卓*; 永山 伸一*; et al.

Applied Physics Letters, 94(18), p.181502_1 - 181502_3, 2009/05

https://doi.org/10.1063/1.3126452

We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. (living) A549 cells are irradiated with quasi-monoenergetic proton bunches of 0.8-2.4 MeV with a single bunch duration of 15 ns. Irradiation with the proton dose of 20 Gy results in a distinct formation of -H2AX foci as an indicator of DNA double-strand breaks generated in the cancer cells. This is a pioneering result in view of future investigations on the radiobiological effects of laser-driven ion beams. Unique high-current and short-bunch features make laser-driven proton bunches an excitation source for time-resolved determination of radical yields.

幌延深地層研究計画換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)調査報告書; 地質調査

舟木 泰智; 常盤 哲也; 石井 英一; 羽出山 吉裕*; 松尾 重明*; 津田 和康*; 小泉 朗*; 石川 泰己*; 大條 裕一*; 杉山 和稔*

JAEA-Data/Code 2008-013, 65 Pages, 2008/08

JAEA-Data-Code-2008-013.pdf:6.38MB

2007年10月から2008年3月にかけて、換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)調査を実施した。本報告書は、換気立坑先行ボーリング(PB-V01孔)で実施した調査のうち、コア記載,コア写真撮影,岩石試料採取、及び室内試験の結果を取りまとめたものである。ここで得られた情報は換気立坑を中心とした坑道掘削時の湧水抑制対策の施工計画や排水処理設備の増設計画の策定に反映する。

原子力機構J-KARENレーザーによるイオン発生実験の現状

西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 桐山 博光; 織茂 聡; 反保 元伸; 大東 出; et al.

no journal, , 

光医療バレープロジェクトにおいて開発中のレーザー駆動陽子線加速器の陽子線加速部分の研究の進捗状況を発表する。原子力機構関西光科学研究所のup-gradeされたJ-KARENレーザーを薄膜ターゲットに照射して、14MeVの最高エネルギーを持つ陽子線を確認した。up-gradeされたJ-KARENレーザーの特徴は、短パルス(45fs)、かつ極高コントラスト(10)であり、コントラストに関しては、世界最高レベルに達するものである。J-KARENレーザーを薄膜ターゲットにノーマル方向より照射することにより、陽子線の最大エネルギーの膜厚依存性(100nm-1m)を計測した。その結果Al2mを使用した場合に最高エネルギー14MeVを記録した(TOF及びCR-39による計測)。加速された陽子線の出射方向はターゲットノーマル方向であり、TNSAメカニズムによって加速されていると思われる。Al2mよりも薄い薄膜を使った場合の陽子線の最高エネルギーは低くなっており、レーザーパルスに先行する背景光成分によって、薄膜がblow outされていることをあらわしていると思われる。さらなる陽子線の高エネルギー加速のためには、プラズマミラー等の背景光カットの手段の導入をする必要がある。

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。

レーザー駆動高エネルギープロトンによる放射化の深さ分布

小倉 浩一; 静間 俊行; 早川 岳人; 織茂 聡; 匂坂 明人; 西内 満美子; 森 道昭; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 杉山 博則*; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザー光を薄膜ターゲットに集光すると、MeV領域の高エネルギーのプロトンを発生できる。このプロトンを利用したレーザーイオン源が実用化されれば加速器の小型化や小型放射化装置などへの利用が考えられる。レーザー駆動で発生されるプロトンビームは単色ではなく、広いエネルギーを持っている。ここでは、レーザー駆動プロトンビームを照射して放射化を行った場合の深さ方向の放射化量の分布について計算を行った。その結果、深さ方向に放射化量が減少することがわかり、例えば薄層放射化を用いた摩耗測定に応用できる可能性があることがわかった。

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,1; 水中観察とレーザー分光が可能な新型光ファイバプローブ

伊藤 主税; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 内藤 裕之; 杉山 僚; 茶谷 恵治

no journal, , 

福島第一原子力発電所の燃料デブリの位置や状況を把握を目的として、水中観察とレーザー分光が可能な新型光ファイバプローブの概念を構築した。ファイバスコープ技術とレーザー誘起ブレークダウン分光を用いた遠隔・水中分光技術を組合せ、格納容器内のグレーチングを通過できるようプローブ先端を外径19mm以下に小型化する。センサ先端から1m先の空間分解能1mm、パルスレーザー照射による組成の概略評価ができることを目標とし、防水プローブを試作して、水中観察・分光予備試験によりその成立性を確認した。光ファイバの耐放射線性については、純粋石英コア光ファイバにヒドロキシ基を含有させることにより光ファイバの構造欠陥を修復して放射線による透明度低下を抑制する技術を導入して光ファイバを試作し、10Gyまでの線照射試験を実施している。また、特有の吸収ピークがほとんどなく、放射線による損失増加がほとんど見られない800nm付近の近赤外域も利用する。今後は、本技術を用いた炉内検査システムを試作し、燃料デブリの探索が可能な遠隔観察・分析技術を開発する。

Development of in-vessel inspection technology using remote imaging and spectroscopy

伊藤 主税; 内藤 裕之; 茶谷 恵治; 西村 昭彦; 杉山 僚; 大場 弘則; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所の燃料デブリの位置や状況の把握を目的として、水中観察とレーザー分光が可能な新型光ファイバプローブを開発している。ファイバスコープ技術とレーザー誘起ブレークダウン分光を用いた遠隔・水中分光技術を組合せ、1010Sv/hの高放射線環境下で適用できる耐放射線性を備える。センサ先端から1m先の空間分解能1mm、パルスレーザー照射による組成分析を目標とし、防水プローブを試作して、水中観察・分光予備試験によりその成立性を確認した。光ファイバの耐放射線性については、純粋石英コア光ファイバにヒドロキシ基を含有させることにより光ファイバの構造欠陥を修復して放射線による透明度低下を抑制する技術を導入し、光ファイバの照射試験によりその性能を確認した。また、放射線による光信号の伝送損失増加がほとんど見られない近赤外域も利用する。今後は、放射線計測機能も追加したプロトタイプを試作し、開発成果を実証していく。

In-vessel inspection probing technique using remote imaging and laser spectroscopy

伊藤 主税; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 内藤 裕之; 杉山 僚; 茶谷 恵治

no journal, , 

福島第一原子力発電所の燃料デブリの位置や状況の把握を目的として、水中観察とレーザー分光が可能な新型光ファイバプローブを開発している。ファイバスコープ技術とレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)を用いた遠隔・水中分光技術を組み合せ、10-10Sv/hの高放射線環境下で適用できる耐放射線性を備える。複合型光ファイバを用いた防水スコープを試作して水中観察試験によりその成立性を確認した。また、光ファイバを用いた遠隔LIBSによる水中の固体元素分析技術を開発し、水中の純鉄とステンレス鋼を判別できることを確認した。耐放射線性については、純粋石英コア光ファイバにヒドロキシ基を含有させた光ファイバの線照射試験により積算線量100万Gyまで映像が取得できることを確認し、さらに、800nm前後の近赤外線を用いれば100万Gyまで映像の劣化が生じないことを把握した。今後は、プロトタイプを試作し、放射線環境下での観察・元素分析性能を実証していく。