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論文

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

 被引用回数:9 パーセンタイル:33.97(Nuclear Science & Technology)

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$$gamma$$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、$$gamma$$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。

論文

Hexavalent chromium reduction by an actinobacterium ${it Flexivirga alba}$ ST13$$^{rm T}$$ in the family ${it Dermacoccaceae}$

杉山 友康*; 杉戸 浩紀*; 間宮 興*; 鈴木 義規*; 安藤 勝彦*; 大貫 敏彦

Journal of Bioscience and Bioengineering, 113(3), p.367 - 371, 2012/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:33.5(Biotechnology & Applied Microbiology)

${it Flexivirga alba}$ ST13を用いてCr(VI)の還元を調べた。その結果、培地溶液中のCr濃度が減少し、Cr(OH)$$_{3}$$が生成することをXAFS測定により明らかにした。糖蜜を加えた培地溶液中での還元が効果的であることを明らかにした。したがって、${it F.alba}$ ST13は糖蜜によりCr(VI)をCr(III)の還元能が増加するアクチノバクテリアであることがわかった。

論文

Possible existence of magnetic polaron in nearly ferromagnetic semiconductor $$beta$$-US$$_2$$

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

 被引用回数:10 パーセンタイル:41.91(Physics, Multidisciplinary)

We studied the magnetic properties of a paramagnet $$beta$$-US$$_2$$ with the orthorhombic crystal structure by measuring the magnetization, magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity under magnetic field and pressure. The 5$$f$$-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 $$T_{rm C}$$=87 K. From these experimental results, it was concluded that $$beta$$-US$$_2$$ 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.

論文

Generation of stable and low-divergence 10-MeV quasimonoenergetic electron bunch using argon gas jet

森 道昭; 近藤 公伯; 水田 好雄*; 神門 正城; 小瀧 秀行; 西内 満美子; 加道 雅孝; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 12(8), p.082801_1 - 082801_5, 2009/08

 被引用回数:21 パーセンタイル:20.79(Physics, Nuclear)

4TWレーザーを用いて、セルフインジェクション領域において生成される、準単色電子の安定性と発散角を調べた。アルゴンターゲットにおいて、ヘリウムの最適値の1/3以下の2.4mradのポインティング安定性と10.6mradの発散角を見いだした。このときの電子ビームのエネルギーピークは、アルゴン,ヘリウムそれぞれで8.5$$pm$$0.7MeV及び24.8$$pm$$3.6MeVであった。これらの実験結果は、同じ照射条件にもかかわらず、異なるターゲット材質を用いたことによって生じるレーザー伝搬の違いを示すものである。

論文

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

 被引用回数:86 パーセンタイル:5.89(Physics, Applied)

We report the demonstrated irradiation effect of laser-accelerated protons on human cancer cells. ${it In-vitro}$ (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 $$gamma$$-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.

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:48 パーセンタイル:13.17(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。

報告書

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。

口頭

重い電子系U$$_2$$Zn$$_{17}$$のメタ磁性

池田 修悟; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 松田 達磨; 酒井 宏典; Dung, N. D.; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 山田 勉*; 杉山 清寛*; et al.

no journal, , 

三方晶U$$_2$$Zn$$_{17}$$の磁化率は、[100]方向で約16Kにブロードなピークを作り、その後9.8Kで反強磁性に転移する。反強磁性下での電子比熱係数は、約200mJ/K$$^2$$$$cdot$$U-molであり、重い電子系である。このような磁化率の振舞いは、典型的な重い電子系ウラン化合物として知られるUPd$$_2$$Al$$_3$$やURu$$_2$$Si$$_2$$などとよく似ている。UPd$$_2$$Al$$_3$$やURu$$_2$$Si$$_2$$では、磁化率がブロードなピークを示す温度T$$_{rm chi max}$$以下でメタ磁性が観測されており、その物理的起源に関して大変注目されている。われわれは、このようなメタ磁性がU$$_2$$Zn$$_{17}$$でも観測されるかどうかを研究するため、50Tまでの強磁場磁化測定を行った。磁化測定の結果、1.3Kで約32Tにメタ磁性転移と思われる磁化の異常が観測された。中性子回折実験で得られた反強磁性での磁気モーメントは0.8$$mu_{rm B}$$/Uであるが、興味深いことに、メタ磁性転移後も磁気モーメントが伸び続け、0.8$$mu_{rm B}$$/Uでは飽和しない。またこのメタ磁性は、ネール温度ではなく、T$$_{rm chi max}$$周辺で消失することもわかった。

口頭

常磁性体$$beta$$-US$$_2$$の圧力効果

池田 修悟; 酒井 宏典; 松田 達磨; 立岩 尚之; 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.

no journal, , 

$$beta$$-US$$_2$$は、常磁性半導体である。圧力下電気抵抗測定を行った結果、$$T_a$$において異常が観測された。この$$T_a$$は、圧力とともに上昇する。さらに興味深いことに、$$T_a$$以下で電気抵抗は大きく減少することがわかった。特に8GPa下では、電気伝導が金属的な振る舞いに変化していることがわかった。また同じ結晶構造を持つ強磁性体UTeSとの比較から、この$$T_a$$は、強磁性転移であることが考えられる。

口頭

4TW級レーザー駆動準単色電子ビーム発生における電子ビーム発散の制御

森 道昭; 水田 好雄*; 近藤 公伯; 西内 満美子; 加道 雅孝; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.

no journal, , 

原子力機構では、大阪大学と共同でレーザー駆動準単色電子ビームの応用に向け、レーザー及びターゲット条件の最適化を進めている。本講演ではこれに関連し、JLITE-Xレーザーで発生したパルス幅40fs・ピーク出力4.1TWのレーザー光を、f/20(f=625mm)の軸外し放物面鏡でアルゴン及びヘリウムgasjet上に集光することで生じる電子ビームを評価しビームサイズがレーザーパワー・プラズマ密度及びガス種に依存することを初めて明らかにした。また最小のビームサイズが得られているガス種・ガス圧・レーザーピーク出力・ガス圧(アルゴン,0.4MPa,4.1TW)の条件において、再現性80%で9.1$$pm$$1.0MeVのこれまでのわれわれの研究成果と比較して安定性の高い準単色電子ビームが得られていることも明らかにした。

口頭

レーザー航跡場による準単色電子バンチのポインティング安定性

森 道昭; 水田 好雄*; 近藤 公伯; 西内 満美子; 加道 雅孝; 神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 小倉 浩一; 杉山 博則*; et al.

no journal, , 

原子力機構では、大阪大学と共同でレーザー駆動準単色電子ビームの応用に向け、レーザー及びターゲット条件の最適化を進めている。本講演ではこれに関連し、JLITE-Xレーザーで発生したパルス幅40fs・ピーク出力4.1TWのレーザー光を、f/20(f=625mm)の軸外し放物面鏡でアルゴン及びヘリウムgasjet上に集光することで生じる電子ビームを評価しビームサイズがレーザーパワー・プラズマ密度及びガス種に依存することを初めて明らかにした。また最小のビームサイズが得られているガス種・ガス圧・レーザーピーク出力・ガス圧(アルゴン,0.4MPa,4.1TW)の条件において、再現性80%で9.1$$pm$$1.0MeVのこれまでのわれわれの研究成果と比較して安定性の高い準単色電子ビームが得られていることも明らかにした。

口頭

Proton acceleration and laser-plasma interaction diagnostics with J-KAREN laser

Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 余語 覚文; 桐山 博光; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Ma, J.*; 織茂 聡; 西内 満美子; 杉山 博則*; et al.

no journal, , 

We present results of recent laser-driven proton acceleration experiments and laser-plasma diagnostics conducted with the multi-10-TW hybrid OPCPA/Ti:Sapphire laser J-KAREN. Protons with the energies up to 4 MeV have been generated using few-mcm tape and sub-mcm ribbon targets. The plasma diagnostics including measurement of the pulse energy reflected from the target, interferometry, and spectral measurements reveal the complex dependence of the proton generation on the interaction course. In particular, even slight increase of the target reflectivity results in substantial decrease of the maximum proton energy. This provides convenient diagnostics of the laser-plasma interaction in the ion acceleration, harmonics generation, and other laser - solid target interaction experiments.

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

レーザー駆動高エネルギープロトンによるLiの放射化

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, , 

レーザー駆動プロトンビームを利用する場合、プロトン照射量を知るためにショットごとのプロトンの発生量を把握する必要がある。ここでは、ショットごとのプロトンエネルギーのスペクトルをモニターしながら放射化を試みたので報告する。厚さ7.5$$mu$$mのポリイミド膜にチタンサファイアレーザーで生成した超短パルス高強度レーザー光を軸外し放物面鏡を用いて集光した。集光サイズは、約9$$mu$$m$$times$$6$$mu$$mであり、レーザーエネルギーは約670mJであった。薄膜ターゲットの裏面方向に生成されたプロトンビームをフッ化リチウム板に照射した。7Li(p,n)7Be反応により放射化された。フッ化リチウム板の中央にあけた直径1mmの穴を通してプロトンビームの一部を取り出し、飛行時間法を用いてショットごとのエネルギースペクトルを測定しながら放射化を行った。

口頭

J-KARENレーザーを用いた高エネルギープロトン加速研究

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

no journal, , 

JAEAにおける、J-KARENチタンサファイアレーザーを用いて、陽子線がん治療のためのレーザー駆動イオン加速研究を行った。最近の結果では、厚み2.5$$mu$$mのステンレスターゲットに38fs/1.8J,コントラスト10$$^{10}$$のレーザー光を集光・照射することで、7MeVのカットオフエネルギーを持つ陽子ビームの生成を観測している。この結果は、レーザー駆動陽子線がん治療装置開発に関連したスケーリングを明らかにするうえで重要な成果である。講演では、この成果を中心に研究開発の近況について報告する。

口頭

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$$^{11}$$)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-1$$mu$$m)を計測した。その結果Al2$$mu$$m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。Al2$$mu$$m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。

口頭

高強度レーザーを用いた薄膜ターゲットからの陽子発生

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

no journal, , 

高強度レーザーと物質との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの量子ビーム源として注目されさまざまな応用が提案されている。特に高エネルギーイオンについては、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。今回、レーザー駆動の高エネルギーイオン発生を目的とし、薄膜ターゲットからの陽子発生実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用いて、薄膜ターゲットに照射した。レーザーのパルス幅は、半値全幅で40fsであった。集光強度は$$sim$$5$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$であり、ターゲット裏面方向に発生する陽子をTOF(Time of Flight)分析器により測定した。厚さ2.5$$mu$$mのステンレスターゲットを用いた場合、プロトンの最大エネルギーは7MeV程度に達した。

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

J-KARENレーザーを用いた7MeV級陽子線発生

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

no journal, , 

J-KARENチタンサファイアレーザーを用いて、陽子線がん治療のためのレーザーイオン加速研究を行っている。その中でも特にレーザー装置の高コントラスト・高エネルギー化によって7MeVを超える陽子線の発生が可能になったのでこれを中心に報告する。具体的には、コントラストを一桁改善し、レーザーエネルギーを従来の2倍以上に増強したJ-KARENレーザーシステムで発生した波長800nm・パルス幅40fs・レーザーエネルギー1.8J・ピーク出力45TWのレーザー光を、f/2.5(f=320mm)の軸外し放物面鏡を用いて厚み2.5ミクロンのステンレス薄膜上に入射角45度の配置で強度5$$times$$10$$^{19}$$W/cm$$^{2}$$で集光・照射し、カットオフ7MeVのエネルギーのプロトンビームが発生していることを明らかにした。一方、エネルギースペクトルの計測結果とCR-39を用いたイオンビームの空間分布計測からレーザー光からイオンビームへの変換効率は1MeV以上で約0.6%であることもわかった。講演では、本実験結果を交え今後の展開について報告する。

口頭

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。

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