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余語 覚文*; Lan, Z.*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Mirfayzi, S. R.*; Wei, T.*; 森 隆人*; Golovin, D.*; 早川 岳人*; 岩田 夏弥*; et al.
Physical Review X, 13(1), p.011011_1 - 011011_12, 2023/01
被引用回数：3 パーセンタイル：88.42(Physics, Multidisciplinary)Neutrons are powerful tools for investigating the structure and properties of materials used in science and technology. Recently, laser-driven neutron sources (LDNS) have attracted the attention of different communities, from science to industry, in a variety of applications, including radiography, spectroscopy, security, and medicine. However, the laser-driven ion acceleration mechanism for neutron generation and for establishing the scaling law on the neutron yield is essential to improve the feasibility of LDNS. In this paper, we report the mechanism that accelerates ions with spectra suitable for neutron generation. We show that the neutron yield increases with the fourth power of the laser intensity, resulting in the neutron generation of 
in 
at a maximum, with 
Wcm
, 900 J, 1.5 ps lasers. By installing a "hand-size" moderator, which is specially designed for the LDNS, it is demonstrated that the efficient generation of epithermal (0.1-100 eV) neutrons enables the single-shot analysis of composite materials by neutron resonance transmission analysis (NRTA). We achieve the energy resolution of 2.3% for 5.19-eV neutrons 1.8 m downstream of the LDNS. This leads to the analysis of elements and isotopes within sub-
s times and allows for high-speed nondestructive inspection.
高橋 信雄; 窪田 晋太郎; 瀧谷 啓晃; 阪場 亮祐*; 佐藤 公一; 志知 亮
JAEA-Testing 2021-002, 106 Pages, 2022/01
JAEA-Testing-2021-002.pdf:2.08MB
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(原子力機構)は、原子炉施設、再処理施設など多様な原子力施設を有している。役割を終えて老朽化した施設は、いずれ廃止措置を行うことになるが、廃止措置実施方針や廃止措置計画を立案する上で廃止措置費用を事前に評価する必要があることから、これまでに、施設の特徴や類似性、解体工法などを基に廃止措置費用を短時間で効率的に計算できる評価方法(DECOST)を開発した。DECOSTの開発以降も原子力施設の廃止措置が実施されており、新たな実績や知見が報告されているため、これらの知見をDECOSTに反映した。また、DECOST利用者のニーズを加味し、施設の解体費用を管理区域解除までにかかる費用と管理区域解除後の施設建屋の解体にかかる費用とに分割して評価できるようにDECOSTを改良した。本報告書は、DECOSTの改良に関する内容を報告するものであり、費用評価式に用いる評価係数の再設定の考え方並びに再設定後の評価係数の妥当性に関する考えを示した。また、改良により評価項目、評価内容を一部変更したため、改良したDECOSTの評価手順を掲載した。
Miao, P.*; Tan, Z.*; Lee, S. H.*; 石川 喜久*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; 幸田 章宏*; 小松 一生*; 町田 真一*; 佐野 亜沙美; et al.
Physical Review B, 103(9), p.094302_1 - 094302_18, 2021/03
被引用回数：2 パーセンタイル：17.84(Materials Science, Multidisciplinary)層状ペロブスカイトPrBaCo
O
は、熱膨張のない複合材料を作るために必要な負の熱膨張(NTE)を示す。NTEは、自発的な磁気秩序と密接に関連していることがわかっていた(磁気体積効果: MVE)。今回、われわれは、PrBaCoOの連続的な磁気体積効果が、本質的には不連続であり、大きな体積を持つ反強磁性絶縁体(AFILV)から、小さな体積をもつ強磁性卑絶縁体(FLISV)への磁気電気的相転移に起因することを明らかにした。また、磁気電気効果(ME)は、温度,キャリアドーピング,静水圧,磁場などの複数の外部刺激に対して高い感度を示した。これは、これまでよく知られている対称性の破れを伴う巨大磁気抵抗やマルチフェロイック効果などのMEとは対照的であり、輝コバルト鉱のMEは同一の結晶構造で起こる。われわれの発見は、MEとNTEを実現するための新しい方法を示しており、それは新しい技術に応用されるかもしれない。
中野 政尚; 藤井 朋子; 根本 正史; 飛田 慶司; 瀬谷 夏美; 西村 周作; 細見 健二; 永岡 美佳; 横山 裕也; 松原 菜摘; et al.
JAEA-Review 2020-069, 163 Pages, 2021/02
JAEA-Review-2020-069.pdf:4.78MB
核燃料サイクル工学研究所では、「日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所再処理施設保安規定、第IV編 環境監視」に基づき、再処理施設周辺の環境放射線モニタリングを実施している。本報告書は、2019年4月から2020年3月までの間に実施した環境放射線モニタリングの結果、及び大気、海洋への放射性物質の放出に起因する周辺公衆の線量算出結果について、取りまとめたものである。なお、上記の環境放射線モニタリングの結果において、2011年3月に発生した東京電力(2016年4月1日付けで東京電力ホールディングスに変更)福島第一原子力発電所事故で放出された放射性物質の影響が多くの項目でみられた。また、環境監視計画の概要、測定方法の概要、測定結果及びその経時変化、気象統計結果、放射性廃棄物の放出状況、平常の変動幅の上限値を超過した値の評価について付録として収録した。
高橋 信雄; 末金 百合花; 阪場 亮祐*; 黒澤 卓也*; 佐藤 公一; 目黒 義弘
JAEA-Testing 2018-002, 45 Pages, 2018/07
JAEA-Testing-2018-002.pdf:4.44MB
日本原子力研究開発機構は、原子炉施設, 再処理施設, 核燃料施設, 研究施設等の原子力施設を有している。これら施設は施設の使用目的の終了や老朽化等により、いずれ廃止措置を行うことになるが、廃止措置に先立ち、廃止措置費用を評価する必要がある。これまでに、施設の特徴や類似性、解体工法等を基に廃止措置費用を短時間で効率的に計算できる評価手法(DECOST)を開発してきた。本報告書は、DECOSTの利便性向上を目的に、利用マニュアルとして作成した。DECOSTで用いる評価式を提示し、評価の対象となる原子力施設の種類ごとにその利用方法を具体的に解説した。加えて、評価の際に必要となる施設情報や解体廃棄物量等の設定方法も示した。
superstructure of monolayer MoS and MoSe on Au(111)保田 諭; 高橋 諒丞*; 逢坂 凌*; 熊谷 諒太*; 宮田 耕充*; 岡田 晋*; 早水 祐平*; 村越 敬*
Small, 13(31), p.1700748_1 - 1700748_8, 2017/08
被引用回数：24 パーセンタイル：70.23(Chemistry, Multidisciplinary)CVD法を用いて単層のMoSおよびMoSeをAu表面上に合成し、Au(111)結晶表面との接触が面外方向の歪みを誘起すること、多結晶AuおよびSiO表面では、歪みが誘起しないことを明らかにした。STM測定によって、歪み誘起の原因は、Au(111)結晶原子とカルコゲン原子の位置関係によって生じる相互作用に起因していることが示唆された。また、この歪みが、MoSおよびMoSeの電子状態を大きく変調することを明らかにした。
大島 克己; 小田 靖久; 高橋 幸司; 寺門 正之; 池田 亮介; 林 一生*; 森山 伸一; 梶原 健; 坂本 慶司
JAEA-Technology 2015-061, 65 Pages, 2016/03
JAEA-Technology-2015-061.pdf:24.28MB
原子力機構では、ITERのEC H&CDシステムの開発に向け、ITERのPlant Control Design Handbookに準拠したジャイロトロン運転システムローカル制御システムのプロトタイプ開発を行った。本システムは、ITER CODAC Core Systemを使用して開発し、ジャイロトロン運転システムの状態遷移管理と監視をはじめ、ジャイロトロンの発振のための電源システムのタイミング制御と運転波形収集の機能を実装した。本システムを用いて、ITERのジャイロトロン運転システムに準拠した電源構成にて、ITER用170 GHzジャイロトロンの大電力発振シーケンスをITER準拠機材で制御する実証試験に成功した。現在、本システムを運用してジャイロトロンの調達に伴う性能確認試験を進めている。本報告書は、ITER準拠制御システムによるジャイロトロン運転システムの概要、基本設計及び機能の詳細、及び最新の運用結果についてまとめたものである。
小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 池田 亮介; 小田 靖久; 和田 健次; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.
Proceedings of 40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2015) (USB Flash Drive), 3 Pages, 2015/08
JT-60SAにおける電子サイクロトロン加熱電流駆動(ECH/CD)用にジャイロトロン開発を行っている。高出力、長パルス試験を行い、110GHzと138GHzの2つの周波数において、1MW/100秒の出力を得ることに世界で初めて成功した。この結果により、JT-60SAに求められるジャイロトロンの性能を、完全に満たした。また、空胴共振器、コレクター及び不要高周波の吸収体の熱負荷を実験的に評価した結果、熱負荷の観点では、更なる高出力での運転が、両方の周波数で可能であることを示した。さらに、上記2周波数に加えた付加的な周波数として、82GHzでの発振が、これまでのところ、0.4MW/2秒まで得られている。110/138GHzにおける1.5MW以上の出力や、82GHzにおける1MW出力を目指した大電力試験が進展中であり、最新の成果について報告する。
小林 貴之; 森山 伸一; 横倉 賢治; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 星野 克道; et al.
Nuclear Fusion, 55(6), p.063008_1 - 063008_8, 2015/06
被引用回数：25 パーセンタイル：77.57(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60SAにおける電子サイクロトロン加熱電流駆動(ECH/CD)のため、高出力、長パルス発振を110GHzと138GHzの両方で実現するジャイロトロンを開発した。2周波数で運転可能なジャイロトロンとして、世界で初めて、1MW、100秒間の発振を両周波数で実証した。三極型電子銃を用いてアノード電圧又は電子のピッチファクターの最適化することが、2周波数で高出力と高効率を得るために重要であった。また、本ジャイロトロン内部での損失は、今後の1.5MW以上での発振を想定した場合でも十分に小さいと予測される結果が得られた。さらに、上記2周波数はJT-60SAにおいては第二高調波として入射されるが、基本波として使用可能な82GHzでの発振についても、0.4MWで2秒まで実証した。これらのジャイロトロン開発の成果により、JT-60SAにおけるECH/CD装置の適用可能領域の大幅な拡張に寄与することが期待される。
小田 靖久; 大島 克己; 中本 崇志*; 橋本 慰登*; 山本 剛史; 林 一生*; 池田 幸治; 池田 亮介; 梶原 健; 高橋 幸司; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 90(7), p.365 - 373, 2014/07
原子力機構では、ITERのECシステムの開発に向け、ITERのPlant Control Design Handbookに準拠したジャイロトロン運転システムのローカル制御システムのプロトタイプ開発を行った。本システムは、ITER CODAC Core Systemを使用して開発し、ジャイロトロン運転システムの状態遷移管理と監視をはじめ、ならびにジャイロトロンの発振のための電源システムのタイミング制御と運転波形収集の機能を実装した。本システムを用いて、ITERのジャイロトロン運転システムに準拠した電源構成にて、ITER用170GHzジャイロトロンの大電力発振シーケンスをITER準拠機材で制御する実証試験を行い、大電力RF発振を確認した。
森山 伸一; 小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.
no journal, ,
JT-60SAのECHシステムに使用する複数周波数ジャイロトロンの長パルス運転を開始した。0.4MW, 0.7MW出力におけるパルス幅はそれぞれ2秒及び1秒であり、調整及びエージングによって伸長を続けている。発振効率は十分高く30%であり、回折損失は1MWの長時間出力時に支障の無い量であることを熱的測定によって確認した。導波管のスリットに挿入した窒化珪素ディスクを瞬時に引き抜いて、伝送ミリ波ビームのパワー密度の空間分布を測定する装置の高パワー試験に初めて成功した。
小林 貴之; 諫山 明彦; 平内 慎一; 澤畠 正之; 寺門 正之; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.
no journal, ,
JT-60SAに向けた従来の電子サイクロトロン波入射ランチャーの設計では、110GHzの電子サイクロトロン波を効果的に使用するため-15度から+15度のトロイダル入射角度を予定していた。しかしながら、2周波数ジャイロトロンを用いて138GHzを第二の周波数として加えることが考えられ、トロイダル入射角度範囲についても修正を検討している。本報告では、大きなトロイダル入射角度を得るために検討している第二ミラー傾き有無での、トロイダル入射角度範囲の変化について、新規に計算した結果を報告する。また、第一ミラー及び第二ミラーの曲率を変更した場合のビーム発散特性の変化についても、計算結果を報告する。これらの計算結果を参考に、JT-60SAファーストプラズマにおけるトロイダル入射角度範囲が、JT-60SA物理検討チームにより決定される予定である。
小田 靖久; 大島 克己; 池田 亮介; 梶原 健; 高橋 幸司; 林 一生*; 坂本 慶司; Purohito, D.*; Henderson, M.*
no journal, ,
To develop the gyrotron local controller for ITER, a prototype controller was developed according to ITER CODAC standard hardware and software. The prototype controller was installed into JAEA gyrotron test stand for test operation using a high power gyrotron. JAEA gyrotron test stand includes several high-voltage(HV) power-supplies(PS). Since every PS has different ramp-up time sequence, the controller adjusts the start-up timing of each PS for synchronization. The integration test of gyrotron local controllers and other subsystem controllers is planned. The functional architecture design of ITER EC plant control system was started and the EPICS-based interface of subsystem controllers will be implemented for integration test. In JAEA test stand, integration test of the gyrotron, the transmission line, and the equatorial launcher controller is planned.
小田 靖久; 池田 亮介; 梶原 健; 大島 克己; 林 一生*; 高橋 幸司; 坂本 慶司; Purohito, D.*; Henderson, M.*
no journal, ,
ITERの電子サイクロトロン加熱電流駆動システムは、170GHzのミリ波をプラズマに対して20MW入射する設計であり、24本の1MW出力ジャイロトロンの運転を予定している。日本は24本のうち8本のジャイロトロンを調達するが、これに伴いITERで動作させるためのジャイロトロン制御システムの開発が必要となる。今回、そのITER用ジャイロトロン制御装置の開発を目的として、原子力機構が有するジャイロトロン試験装置の電源システムに接続し、170GHzジャイロトロンの発振実験を行った。制御系は、ITERのプラント制御デザインハンドブック(PCDH: Plant Control Design Handbook)で指定されるシステム構成に準じており、世界的に見ても、ITER CODAC(計測・制御系)の体系で実際の機器を駆動する初めての例である。また、この試験では、新たに開発した電子ビーム加速電源を用いていることも特長であり、ITERジャイロトロンシステムの調達に向け大きな進展が得られた。
小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; 高橋 幸司; et al.
no journal, ,
JT-60SAの電子サイクロトロン加熱電流駆動装置では、従来の110GHzに138GHzを加えた2周波数化が求められている。2周波数化実現の鍵である高周波源ジャイロトロンについて、今回、長パルス試験を開始し、これまでに両方の周波数で1MW、10秒間の発振が得られた。管内放出ガス量はショット毎に低減し、コンディショニングが順調に進んでいる。また、1MW長パルス運転時において、30%以上の高い発振効率が両方の周波数で得られた。計測されたジャイロトロン内部の回折損失は、以前の110GHz長パルスジャイロトロンと同程度の量であったことから、今後コンディショニングを継続することで、2周波数ジャイロトロンの更なる長パルス化実現の見通しが得られた。また、トカマクへのミリ波入射アンテナについて、2周波数での光学特性の評価を行い、138GHzでは110GHzと比較してトロイダル方向の発散角が小さく、局所加熱電流駆動に有効なビーム特性が得られることが確認された。
池田 亮介; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 青木 貴志; 大島 克己; 坪田 直明; 小林 貴之; 森山 伸一; 坂本 慶司
no journal, ,
ITERに向けて170GHz/1MWジャイロトロンの開発を進めている。発振モードTE
を用いたジャイロトロンでは、発振出力/発振時間/総合効率が1MW/800s/55%などITERの要求性能を実現してきたが、将来的に1MWを十分に超える性能を有するジャイロトロンを実現するには共振器における熱負荷の増大が懸念された。そのため、共振器径を広げて、より高次数の発振モードを用いた低熱負荷のジャイロトロン開発を進めている。開発中のジャイロトロンではTE
を採用しており、利点として熱負荷低減だけでなく、共振器磁場強度を変えることでTE
にて137GHz、TE
にて104GHzの発振をほぼ同じ放射角度でダイヤモンド窓を無反射で抜けることができる多周波数ジャイロトロンの特性を有する。現在、170GHz発振を中心に動作試験を進めており、2秒発振試験ではビーム電圧80kV、ビーム電流56Aの条件にて発振出力/発振効率/総合効率1。2MW/27%/43%、長パルス試験では発振出力/発振時間/総合効率870kW/100s/41%を得ている。
森山 伸一; 小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.
no journal, ,
JT-60SAのECHシステムに使用する複数周波数ジャイロトロンの長パルス運転を開始した。1MW出力におけるパルス幅は両方の周波数において10秒に達し、調整及びエージングによって伸長を続けている。発振効率は十分高く30%であり、回折損失は1MWの長時間出力時に支障の無い量であることを熱的測定によって確認した。一方、導波管のスリットに挿入した窒化珪素ディスクを瞬時に引き抜いて、伝送ミリ波ビームのパワー密度の空間分布を測定する装置の高パワー試験に初めて成功した。
池田 亮介; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 小林 貴之; 森山 伸一; 坂本 慶司
no journal, ,
TEモードによるジャイロトロンは、170GHzのみならず137GHzや104GHzの発振においても、ダイヤモンド窓をほぼ無反射で透過し、かつミラーの向きを変えることなしに同一方向にビームを放射することが可能な多周波数発振管の特徴を有する。5秒以下の短パルス発振試験では、170GHz/137GHz/104GHzにおける発振出力/発振効率/電力効率が各々1.2MW/27%/43%、810kW/25%/40%、720kW/25%/38%を得た。長パルス試験では170GHzにて発振出力870kW、最大100秒までの発振を実現した。35mの長距離伝送試験では、HE
モード純度測定を行い、MOU出口において170GHz: 94.5%, 137GHz: 93%, 104GHz: 92%に対して、伝送端にて各々91%, 88%, 95%が得られ、HEモード純度の低損失伝送を実現した。
池田 亮介; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 小林 貴之; 森山 伸一; 坂本 慶司
no journal, ,
TEジャイロトロンは、磁場強度を変えることにより170GHz, 137GHz, 104GHzの発振を実現することが可能である。高出力実験において、170GHz発振では発振出力/発振効率/総合効率が1.2MW / 27% / 43%、137GHz発振では810kW / 25% / 40%、104GHz発振では720kW / 25% / 38%を達成している。また、これらの発振周波数について40mの長距離伝送試験を行い、伝送終端において91%, 88%, 95%のHE11モード純度を達成した。
小田 靖久; 大島 克己; 池田 亮介; 梶原 健; 高橋 幸司
no journal, ,
ITERにおけるEC加熱電流駆動システムにおいては、異なる極で開発された調達機器を現地で統合して運用するため、機器の間のインターフェースの策定が急務となっている。原子力機構では、大電力ジャイロトロン試験装置に加え、大電力ミリ波伝送系、水平ポートランチャーというECシステムを構成する主要な機器の試験設備を有しており、これらの機器を用いて、統合制御システムの検証行うべくプロトタイプ開発を進めている。本発表では、プロトタイプ制御システムのアーキテクチャー設計について報告を行う。
