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佐々木 道也*; 古川 恭治*; 佐藤 大樹; 嶋田 和真; 工藤 伸一*; 高木 俊治*; 高原 省五; 甲斐 倫明*
Journal of Radiation Protection and Research, 48(2), p.90 - 99, 2023/06
本論文では、日本保健物理学会で設立した「放射線被ばくに伴うがんリスク推定コードの開発専門研究会(2020-2021年度)」の活動成果である計算コードについて報告する。当該専門研究会では、放射線被ばくに伴うがんリスク推定研究の促進を目的に、計算に使用したアルゴリズムやパラメータを含めてソースコードを明らかにし、コードの改変や再配布を許可するライセンスのもと公開することとした。計算コードはSUMRAYと名付けられ、2種類のコンピュータ言語(RおよびPython)でコーディングされた。本コードは、モンテカルロ法を用いて積算過剰リスクを95%信頼区間とともに計算できる。計算条件を合わせて、SUMRAYの結果とソースコード非公開の既存コードの結果とを比較したところ、信頼区間の範囲内で合理的に一致することを確認した。オープン・ソース・ソフトウェアであるSUMRAYは、放射線被ばくに伴うがんリスク推定研究の共通基盤として利用されることが期待される。
横山 須美*; 辻村 憲雄; 橋本 周; 吉富 寛; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 立崎 英夫*; 関口 寛*; 小口 靖弘*; 小野 孝二*; et al.
Journal of Radiation Protection and Research, 47(1), p.1 - 7, 2022/03
日本では、2021年4月に眼の水晶体の線量限度,実用量,水晶体線量の測定位置を改定する新規制が施行された。国際的な安全基準、国内のガイドライン、原子力規制庁の放射線安全研究推進費の成果などを踏まえ、日本保健物理学会(JHPS)放射線防護標準化委員会ワーキンググループでは、水晶体の線量モニタリングに関するガイドラインを作成した。JHPSワーキンググループでは、不均等な被ばくの基準と、水晶体の線量限度を超えないように設定された管理基準について議論した。2020年7月、JHPSガイドラインが発表された。ガイドラインは、本文,解説,26の質問の3部構成となっている。質問では、それに対応する回答を用意し、類似のケースにも対応できるように具体例を示した。水晶体の線量モニタリングに関するガイドラインの作成により、放射線管理者や作業者は、改正された規制をスムーズに遵守し、放射線防護を最適化することができるようになる。
横山 須美*; 岩井 敏*; 辻村 憲雄; 橋本 周; 吉富 寛; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 立崎 英夫*; 関口 寛*; 小口 靖弘*; et al.
Proceedings of 15th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-15) (Internet), 8 Pages, 2022/00
In Japan, new regulations that revise the eye lens dose limit, operational quantities, and measurement positions for the dose of the lens will be enforced from April 2021. Based on the International and national guidelines, the results of the Radiation Safety Research Promotion Fund of Nuclear Regulatory Authority (NRA), and other studies, the Working Group of Radiation Protection Standardization Committee, the Japan Health Physics Society (JHPS), developed the guideline on the radiation monitoring for the lens of the eye. In July 2020, the guideline was published by the JHPS. The guideline consists of five parts: a main text, explanations, references, three attachments, and twenty-six questions. In the questions, the corresponding answers were prepared, and specific examples were given so that similar issues could be dealt with. In the working group, in particular, time was spent discussing judgment of the criteria of non-uniform exposure and the management criteria set to not exceed the dose limit to the lens. With the development of the guidelines on the radiation monitoring of the lens of the eye, the radiation managers and workers will be able to smoothly comply with revised regulations and optimize radiation protection.
五十嵐 誉廣; 大谷 恭平; 加藤 千明; 坂入 正敏*; 富樫 侑介*; 馬場 和彦*; 高木 周作*
ISIJ International, 61(4), p.1085 - 1090, 2021/04
被引用回数：1 パーセンタイル：8.06(Metallurgy & Metallurgical Engineering)水溶液中の金属カチオン(Zn
, Mg, Na
)が鉄への水素透過に及ぼす影響を明らかにするために、鉄表面からの水素透過量をレーザーアブレーションを用いた電気化学試験により測定した。また、金属カチオンによる水素透過の基本的なメカニズムを得るために、第一原理計算を使用して金属カチオンの吸着ポテンシャルと鉄表面周辺の電子状態を取得した。実験解析から、溶液中のZnによって鉄表面の陽極反応が抑制されることがわかった。また量子解析から、ZnイオンはNa, Mgイオンよりも鉄表面に強く結合することがわかった。これより、鉄の溶解反応はZn層の形成により抑制され鉄への水素透過の抑制につながることが示唆された。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.
Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04
被引用回数：259 パーセンタイル：99.73(Multidisciplinary Sciences)小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。
岩田 隆浩*; 北里 宏平*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 荒井 武彦*; 荒井 朋子*; 平田 成*; 廣井 孝弘*; 本田 親寿*; 今栄 直也*; et al.
Space Science Reviews, 208(1-4), p.317 - 337, 2017/07
被引用回数：54 パーセンタイル：71.62(Astronomy & Astrophysics)C型小惑星リュウグウを目指す小惑星探査機ハヤブサ2に搭載された近赤外分光計NIRS3は1.8から3.2ミクロンまでの感度を持つ。NIRS3は小惑星の反射スペクトルを計測することで、3ミクロンバンドに現れる水に起因する吸収を検出することを目的としている。InAsフォトダイオードリニアイメージセンサと188Kでの動作を可能とする受動冷却システムによって、本分光計は十分な感度とダークノイズを達成できる。NIRS3フライトモデルは打ち上げ前に地上で性能評価実験が行われ、小惑星表面の水質変成度を決定できるだけのSN比があることが確認された。小惑星表面の計測では、小惑星の熱変性度や、炭素質コンドライトとの対応関係を明らかにできるだろう。
小栗 英知; 大越 清紀; 池上 清*; 山崎 宰春; 高木 昭*; 小泉 勲; 上野 彰
JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011009_1 - 011009_6, 2015/09
A cesium-free negative hydrogen ion source driven with a LaB6 filament is being operated for J-PARC. The ion source has been providing a beam for approximately eight years without any serious troubles. The source plasma is produced by an arc discharge and confined by a multi-cusp magnetic field produced by permanent magnets surrounding the chamber wall. The ion source has been operated in two different modes such as low current mode of 19 mA and high current mode of 32 mA. Continuous operation for about six weeks and about one week was achieved in low and high current mode, respectively. After the operation, we replace the filament by a brand-new one to prevent the filament from failing during the operation. The required time for the replacement including the filament degassing process, the vacuuming and the conditioning operation is about 15 hours.
古田 琢哉; 前山 拓哉*; 石川 顕一*; 福西 暢尚*; 深作 和明*; 高木 周*; 野田 茂穂*; 姫野 龍太郎*; 林 慎一郎*
Physics in Medicine & Biology, 60(16), p.6531 - 6546, 2015/08
被引用回数：18 パーセンタイル：62.62(Engineering, Biomedical)現在の粒子線がん治療の治療計画に用いられている簡易的な線量解析では、軟組織と骨の境界等の不均質な領域で線量分布の再現性が低いことが知られており、より高精度なモンテカルロ計算による治療計画の実現が求められている。そこで、現状のモンテカルロ計算による線量解析で、治療に即した状況での精度を検証することを目的として、生体物質中での線量分布を実験により比較検証した。具体的には、生体物質として骨付き鶏肉を用意し、これを挿入した容器の背後にPAGATゲル線量計を配置し、炭素線ビームを前方から照射することで、不均質な生体物質を通り抜けた炭素線によってゲル線量計内に形成される複雑な線量分布の比較を行った。シミュレーションではCTイメージから再構成された生体物質を含む実験環境を模擬し、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いて炭素線の輸送を計算することで、ゲル線量計内の線量分布を導出した。その結果、実験での炭素線の飛程端が作る複雑な線量分布の構造について、シミュレーションにより2mm程度の違いの範囲でよく再現できることを示した。
松野 丈夫*; 井原 康太*; 山村 周玄*; 和達 大樹*; 石井 賢司; Shankar, V.*; Kee, H.-Y.*; 高木 英典*
Physical Review Letters, 114(24), p.247209_1 - 247209_5, 2015/06
被引用回数：148 パーセンタイル：97.75(Physics, Multidisciplinary)In 
Ir oxides with interplay of spin-orbit coupling and electron correlations, we have tailored a spin-orbital magnetic insulator out of a semimetal SrIrO
by tuning the structure through superlattices [(SrIrO)
, SrTiO] (
= 1, 2, 3, 4, and 
). We observed the systematic decrease of the magnetic ordering temperature and the resistivity as a function of . The transition from the semimetal to the insulator is found to be closely linked to the appearance of magnetism at 
3. Long range magnetic ordering was realized even in the = 1 single layer superlattice, implying that the design and realization of novel electronic phases is feasible at the level of a single atomic layer in complex Ir oxides.
古田 琢哉; 佐藤 達彦; 小川 達彦; 仁井田 浩二*; 石川 顕一*; 野田 茂穂*; 高木 周*; 前山 拓哉*; 福西 暢尚*; 深作 和明*; et al.
Proceedings of Joint International Conference on Mathematics and Computation, Supercomputing in Nuclear Applications and the Monte Carlo Method (M&C + SNA + MC 2015) (CD-ROM), 9 Pages, 2015/04
粒子・重イオン輸送計算コードPHITSには計算時間短縮のために、二種類の並列計算機能が組み込まれている。一つはメッセージパッシングインターフェイス(MPI)を利用した分散メモリ型並列計算機能であり、もう一つはOpenMP指示文を利用した共有メモリ型並列計算機能である。それぞれの機能には利点と欠点があり、PHITSでは両方の機能を組み込むことで、利用者のニーズに合わせた並列計算が可能である。また、最大並列数が8から16程度のノードを一つの単位として、数千から数万というノード数で構成されるスーパーコンピュータでは、同一ノード内ではOpenMP、ノード間ではMPIの並列機能を使用するハイブリッド型での並列計算も可能である。それぞれの並列機能の動作について解説するとともにワークステーションや京コンピュータを使用した適用例について示す。
前山 拓哉*; 福西 暢尚*; 石川 顕一*; 古田 琢哉; 深作 和明*; 高木 周*; 野田 茂穂*; 姫野 龍太郎*; 福田 茂一*
Radiation Physics and Chemistry, 107, p.7 - 11, 2015/02
被引用回数：12 パーセンタイル：70.51(Chemistry, Physical)粒子線治療で正常組織への不要な照射を避けるため、照射による三次元線量分布の正確な測定の重要性が増している。そこで、代表的なゲル線量計であるVIPポリマーゲル線量計について、炭素線照射による三次元線量分布の測定への適用性を調べた。ゲル線量計は放射線照射後のMRI分析で線量分布を読み出すことができるが、線量とMRIシグナルの比例関係は線量に寄与する放射線の線エネルギー付与(LET)により変化する。本研究でも、炭素線のLETのエネルギー依存性から、ブラッグピークのようにエネルギーが大きく変化する場合、MRI分析の結果から線量分布へ単純に変換できないことを確認した。さらに、入射エネルギーが違う場合、同じ線量平均LETを持つブラッグピークの深さでも、線量とMRIシグナルとの関係が異なることが分かった。これは核反応で生じる二次粒子の寄与によるものであり、本研究により、線量とMRIシグナルの関係付けにおいて、先行研究で示された線量平均LETを指標とするのではなく、線量に寄与する各粒子のLETに着目する必要があることを解明した。また、この関係を用いることで、実測で得られるMRIシグナル分布をPHITSコードにより、再現できることを示した。
近藤 恭弘; 森下 卓俊; 山崎 宰春; 堀 利彦; 澤邊 祐希; 千代 悦司; 福田 真平; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 菊澤 信宏; et al.
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(12), p.120101_1 - 120101_8, 2014/12
被引用回数：6 パーセンタイル：42.9(Physics, Nuclear)J-PARCのビーム電流増強用の新しいRFQ(RFQ III)のビーム試験を行った。まず、RFQ IIIのコンディショニングが行われ、20時間のコンディショニング後に、400kW、デューティーファクター1.5%の非常に安定なRF入力を達成した。次に、加速器トンネルに設置する前にオフラインのビームテストを行った。50mA負水素ビームの透過率、エミッタンス、エネルギー分散を測定し、シミュレーションと比較した。実験結果とシミュレーションは良い一致を示し、RFQ IIIが設計通りの性能を発揮していることが示された。
近藤 恭弘; 森下 卓俊; 山崎 宰春; 堀 利彦; 澤邊 祐希; 高木 昭*
Proceedings of 27th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2014) (Internet), p.267 - 269, 2014/12
J-PARCリニアックの運転に必要な新しい324MHz、3MeV H
RFQ (RFQ III)のビーム試験を行った。RFQ IIIは、J-PARCの要求を満たすために設計された初めてのRFQである。ピークビーム電流は50mA、パルス幅は500micro-sec、繰り返しは25 Hzである。2014年夏の、加速器トンネルへのインストールに先立って、オフラインでのビーム試験を行った。透過率やエミッタンスといった基本的なビームパラメータの測定を行ないシミュレーションと比較した。透過率のヴェーン間電圧依存は、実験データとシミュレーションの間で良い一致がみられた。縦エミッタンスの測定値は、x 0.29
mm mrad、y 0.35 mm mradに対し、シミュレーションではx 0.27 mm mrad y 0.31 mm mradであり、よく一致した。この論文では、ビーム試験の結果について述べる。
小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10
J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。
大越 清紀; 池上 清*; 小泉 勲; 上野 彰; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.946 - 949, 2014/06
東日本大震災復旧後のJ-PARCイオン源は、特に大きな故障等も無く順調にビーム供給を行っている。稼働率向上のため運転サイクルを50日に延伸したが、ビーム電流はLaB
フィラメントの寿命を考慮して19mAに制限していた。2013年1
2月の利用運転では、ユーザーからビーム電流増加の要望があったため、22mAに上げて運転を行ったが、運転47日目にフィラメントが断線した。断線の約10時間前にフィラメント電流減少率の急増が観測され、これをフィラメント断線の予兆と判断してフィラメント交換のための準備を整えていたため、深夜の断線にもかかわらずフィラメント交換作業と調整運転がスムーズに進み、断線から約8時間後には利用運転を再開できた。また、4月に3GeVシンクロトロンのスタディのために約30mAでの運転を8日間連続で行い、スタディ中はイオン源調整することなく最後まで安定にビームを供給することができた。
小泉 勲; 上野 彰; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.920 - 923, 2014/06
J-PARC第2ステージの要求を満たすイオン源としてセシウム添加高周波駆動(RF)負水素イオン源の開発を行っている。現在テスト中のRFイオン源は、J-PARC実機イオン源をベースに改良を施している。ソースプラズマは30MHz-RFを連続的に印加し、2MHz-RFをパルス的に重畳して生成している。200C240Cに加熱されたオーブン内の蒸気化されたセシウム(Cs)は、圧空バルブ開によりプラズマ生成室内に導入される。ビーム強度は、圧空バルブ開時間によるCs量の最適化、冷却板への圧空量によるPE温度、軸磁場補正用(AMFC)コイル電流による軸磁場補正等により最大化が図られる。無酸素銅製プラズマ真空容器を使用したプロトタイプイオン源で、上記の目標が達成可能であるとの実験結果を2012年報告した。2013年は、ステンレス鋼製プラズマ真空容器の実験結果を報告する。ステンレス鋼製プラズマ真空容器は軽量化を目的に採用しており、あらかじめ真空リークテスト可能なプラズマ電極から天板まで一体化されたプラズマ真空容器をイオン源に組込むことにより、稼働中のJ-PARC実機イオン源と同様、短時間での交換が可能となる。観測された両生成室間の相違点についても報告する。
ion source上野 彰; 小泉 勲; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02B133_1 - 02B133_5, 2014/02
被引用回数：6 パーセンタイル：29.22(Instruments & Instrumentation)J-PARC第二ステージの要求性能である水平・垂直両方向の規格化エミッタンス1.5mm
mrad内に60mAのビーム強度、フラットトップビームデューティファクター1.25
(500
s
25Hz)と50日以上の寿命を達成したプロトタイプ高周波駆動H
イオン源の実験結果を、第3回負イオンシンポジウム(NIBS2012)で報告した。メンテナンス時間の短縮に必須の天板からプラズマ電極(PE)迄ユニット化したイオン源を人力でビームラインに設置可能な重量とするため、プラズマ容器の材質を無酸素銅からステンレス鋼に変更しビーム試験を行った。両イオン源の比較から、(1)ビームエミッタンスがPE温度(T
)と高周波電力に依存すること、(2)中央部にギャップを設けたロッドフィルター磁石のギャップ長を変更することでフィルター磁場の微調整が可能で低高周波電力で必要ビーム強度が達成できることの2つの重要な事実が判明したので報告する。
内田 俊介*; 和田 陽一*; 山本 誠二*; 高木 純一*; 久宗 健志*
Journal of Nuclear Science and Technology, 51(1), p.24 - 36, 2014/01
被引用回数：9 パーセンタイル：57.19(Nuclear Science & Technology)BWR一次冷却系の腐食環境は、腐食電位を指標として評価される。実機では腐食電位は限られた箇所でしか測定できない。一次冷却系のあらゆる点での腐食電位を求めるためには、腐食性放射線分解生成種の濃度を求めるラジオリシスコードと求められた濃度を用いた腐食電位評価コードを結合させて計算する必要がある。日本機械学会の規格では、腐食電位の低減によるSCC亀裂進展速度の緩和が定量的に規定されているが、腐食電位緩和の評価法については認知されるには至っていない。本論文では、VV法に基づく、腐食環境評価算コードの標準化手法について記述するものである。標準コードとして採用されるすべての計算コードは数式の正確さを検証するとともに、実機プラントの評価における精度と適用の妥当性を確認することが必要である。正確さの検証のためのベンチマーク計算を提案するとともに、プラントでの測定値と計算値の比較により妥当性を確認する手法を提示する。
市川 行和*; 高木 秀一*; 中村 義春*; 今井 誠*; 佐々木 明
プラズマ・核融合学会誌, 89(9), p.600 - 610, 2013/09
IAEAにおける原子分子データのCoordinated Research Projectにおける、原子分子データの検証やコード比較の活動のひとつとして、nLTE(non local thermodynamic equilibrium)コード比較ワークショップについて紹介する。原子分子データを、核融合のような基礎科学や、EUV光源のような産業応用に用いる際には、衝突輻射モデルによって、状態の占有密度や輻射損失を評価することが重要である。高Z多価イオンの原子過程は複雑で、モデルの実験による検証が困難だったことで、従来、計算結果には不確定性があったが、衝突輻射モデルの研究者が集まり、決められたテスト問題を実行して結果を比較する当該ワークショップを実施したことにより、Wプラズマの価数の温度変化等を正確に計算できるようになった。
