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神谷 潤一郎; 高野 一弘*; 和田 薫; 柳橋 享*
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 21(3), p.144 - 153, 2023/06
J-PARC加速器等の超高真空装置の到達圧力は、表面から熱脱離する吸着気体分子量と材料内部の気体分子成分の表面への拡散・放出量で決まるといわれている。先行研究ではvacuum firingとよばれる高真空下での高温熱処理により材料中の水素を低減できることがわかっているが、各ガス種の放出ガス量の低減効果やその原因解明といった、さらなる超高真空化を実現するために必要な研究事例はこれまでなかった。今回、超高真空材料として最も利用されるステンレス鋼について、vacuum firingの放出ガス量への効果とその機構解明を目的に研究を行った。その結果、真空容器のビルドアップ試験によりvacuum firingは各種ガスの放出ガス量を有意に低減できることがわかった。さらに昇温脱離分析と表面分析により、vacuum firingは材料中の水素の拡散放出、材料表面の各種ガスの熱脱離をさせたうえで、表面に鉄酸化膜・クロム酸化膜を形成し、それらの表面が拡散障壁ならびに再吸着防止の役割をしていること示唆する結果を得た。この結果は、今後J-PARC加速器真空システムの超高真空維持の基盤となる成果である。
神谷 潤一郎; 高野 一弘*; 油座 大夢*; 和田 薫
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 20(2), p.107 - 118, 2022/05
チタンは放出ガスが少ないため超高真空容器としての利用が真空装置において広がっている。我々はチタン表面の酸化膜を除去することで、チタン製真空容器自体を気体吸着型真空ポンプとして活用する開発を行っている。光電子分光測定で、チタンを真空中加熱することで表面酸化酸化物が内部へ拡散し金属チタンが真空面に露出することを明らかにした。そのうえでチタン製真空容器を加熱することで、真空封止しても高真空を長時間維持できることを実証した。別の手法として、アルゴンスパッタリングにより表面酸化膜を除去することによるチタン製真空容器の超高真空ポンプ化に成功した。大気開放による表面の再酸化を防ぐために、酸化膜を除去したチタン表面に低温ゲッター材をコーティングすることを発案した。このような表面改質を施した真空容器を用いて、10回以上の大気開放を繰り返しても10-8Pa台の到達圧力が維持できること実証した。本成果はJ-PARC加速器真空システムの安定運転維持につながるとともに、既存の真空ポンプがなくても高真空を維持することが可能となることから、持続可能な開発目標に寄与するイノベーション技術へとつながる案件である。
高野 一弘; 古徳 博文*; 小林 史憲*; 宮尾 智章*; 守屋 克洋; 神谷 潤一郎
JAEA-Technology 2021-017, 35 Pages, 2021/11
JAEA-Technology-2021-017.pdf:5.32MB
J-PARC LINACにおいて、LINACと3GeVシンクロトロンをつなぐビーム輸送ラインであるL3BTの真空排気系は、粗引き排気用にターボ分子ポンプとルーツポンプ、メイン排気用にイオンポンプが使用されている。また、L3BTには、LINACのビームラインに対して0度、30度、90度、100度の位置にビームダンプが真空仕切り窓を介して接続されており、それぞれのビームダンプの排気系としてルーツポンプが使用されている。これらルーツポンプのコントローラーは放射線による故障を防ぐために、加速器トンネルに設置したポンプ本体から100m程度離れた位置に設置している。これまでインバーターを使用したルーツポンプコントローラーからの電気ノイズがビームモニターへ悪影響を与えることから、インバーターを取り外した特殊仕様のコントローラーを利用していた。しかし特殊仕様のコントローラーでは、ポンプの排気性能の不安定さや性能のばらつき等の不具合が発生していた。今回、ルーツポンプコントローラーのインバーターに対し、各種のフィルター、ケーブル種、アースのとり方等を調査した。その結果、最適なノイズ対策を実施することで、ビームモニターの使用が可能となる状態までノイズが低減されたことを確認できたため、ここに報告する。
神谷 潤一郎; 古徳 博文*; 黒澤 俊太*; 高野 一弘; 柳橋 享*; 山本 風海; 和田 薫
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 24(8), p.083201_1 - 083201_23, 2021/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)J-PARC 3GeVシンクロトロンのビーム運転実績を積み重ねるにつれ、大強度陽子ビームの運転が真空システム対して当初の想定よりもより大きな影響があることがわかった。これらの影響は大強度ビームによる装置の誤動作とビームラインの圧力上昇という、2つのカテゴリーに分けられる。前者の典型例は、大強度ビーム起因の放射線によるターボ分子ポンプコントローラーの故障およびそれに伴うポンプ本体のタッチダウンによる故障である。我々はこの問題をコントローラーとポンプ間のケーブルを200mまで長尺化することに加え、高強度のタッチダウンベアリングを開発することで解決した。後者の典型例は、ビーム強度の増加に伴うビームラインの急激な圧力上昇である。我々は蓄積したデータの傾向を詳細に分析しイオン衝撃ガス脱離モデルを適用することで、この動的圧力の機構解明を行った。さらに圧力上昇抑制には表面分子量の低減と排気速度増加が重要であることを示し、実際のビームラインに対して両者を実現できる非蒸発型ゲッターポンプをインストールした。結果、大強度ビーム運転時の圧力上昇を大幅に低減することに成功した。
神谷 潤一郎; 高野 一弘; 油座 大夢*; 和田 薫
Proceedings of 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 21) (Internet), p.3471 - 3474, 2021/08
J-PARC加速器ではチタン材を低放射化性能を持つ超高真空材料という理由からビームライン真空ダクトの材料として用いている。チタンは気体分子を吸着するゲッター材であるが、通常表面が酸化膜に覆われておりゲッター機能は持っていない。この酸化膜を除去することで、ビームパイプ自身を真空ポンプとして活用できる可能性がある。これによりビームラインが連続的な真空ポンプとなり超高真空を安定的に維持することができ、加速器真空システムのさらなる高度化に帰することとなる。実験によりアルゴンスパッタリングによって表面チタン酸化膜を除去することができ、10
Pa台の超高真空を達成することができた。さらに加速器にインストールするために避けては通れない大気暴露による性能劣化を防ぐために、スパッタしたチタン表面に低温ゲッター材をコーティングを実施することを発案した。スパッタおよびコーティングを施した試験機について、10回以上の大気暴露を繰り返しても、ゲッター性能が維持できることを実証した。本発表では、チタン製真空容器をゲッターポンプとして用いる手法とその実測結果について報告を行う。
深澤 哲生*; 星野 国義*; 山下 淳一*; 高野 公秀
Journal of Nuclear Science and Technology, 57(11), p.1215 - 1222, 2020/11
被引用回数：1 パーセンタイル：12.16(Nuclear Science & Technology)将来の核燃料サイクルシナリオの変化に柔軟に対応可能なプルトニウム管理システム(FFCI)の概念を開発し、成立性を定量的に評価した。この概念では、軽水炉使用済燃料の大部分を占めるウランのみを粗分離・回収し、プルトニウムは精製せずマイナーアクチノイドや核分裂生成物とともに、容量の小さい「リサイクル原料」として貯蔵する。将来において具体的なプルトニウム利用方法(高速炉あるいは軽水炉MOX燃料等)の決定を受けて初めてプルトニウムを精製して利用することから、現行の核燃料サイクルシナリオと比較して核不拡散性が高い。この概念の技術的課題となるウラン回収とリサイクル原料の一時貯蔵に関して、文献調査、模擬物質による基礎実験、計算コードによる臨界・発熱対策等の検討結果を本論文にとりまとめた。
世取山 守*; 高野 純一*; 生井 潔*; 吉原 亮平; 野澤 樹; 長谷 純宏; 鳴海 一成
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 71, 2011/01
栃木県が育成したイチゴ品種「とちおとめ」は、作付面積が全国一であり、優れた果実品質を有するが、最重要病害の萎黄病に罹患性であるため、生産者から耐病性品種の育成が強く望まれている。本研究では、イオンビームを用いて「とちおとめ」の萎黄病耐病性個体を作出することを目的とした。現在までに、萎黄病耐病性検定まで終了した供試葉片は1828葉片であった。選抜の結果、対照の多芽体由来「とちおとめ」に比較して発病程度の軽かった1Gy照射区の2個体、2.5Gy照射区の1個体の計3個体を選抜した。
外山 毅*; 荒川 大*; 平松 成範*; 五十嵐 進*; Lee, S.*; 松本 浩*; 小田切 淳一*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 橋本 義徳*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.981 - 983, 2010/05
J-PARC MRのビームコミッショニング中のBPMの運用経験について報告する。サブジェクトは、(1)特にビームダクトの段差の影響,(2)1秒平均に対し30ミクロンの位置分解能,(3)ビームを使った位置校正である。
高野 純一*; 生井 潔*; 吉原 亮平; 長谷 純宏; 鳴海 一成
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 80, 2009/12
栃木県が育成したイチゴ品種「とちおとめ」は、作付面積が全国一であり、優れた果実品質を有するが、最重要病害の萎黄病に罹患性である。本研究では、イオンビームを用いた「とちおとめ」の萎黄病耐病性個体を作出することを目的とした。「とちおとめ」の無菌培養苗の葉片の培養物に320MeV炭素イオンビームを照射し、再分化誘導1か月後に再分化率を調査した。再分化率は、2.5Gy照射区で7.2%、5Gy照射区で6.1%、7.5Gy照射区では3.3%、10Gy照射区では0.7%と、照射線量が上昇するにしたがって低下した。この結果から、2.5Gyが変異誘発に最適な照射線量であると推察された。今後は、2.5Gy以下の線量で照射した再分化個体を作出し、萎黄病耐病性個体の選抜を行う予定である。
synchrotron X-ray reflectometry; A New experimental technique for LiCoO
model electrode平山 雅章*; 園山 範之*; 安部 武志*; 箕浦 真知子*; 伊藤 真純*; 森 大輔*; 山田 淳夫*; 菅野 了次*; 寺嶋 孝仁*; 高野 幹夫*; et al.
Journal of Power Sources, 168(2), p.493 - 500, 2007/06
被引用回数：89 パーセンタイル：90.34(Chemistry, Physical)パルスレーザー堆積法により作成したLiCoOエピタキシャル薄膜を電極として、X線反射率測定により、電極/溶液界面の構造解析を行った。薄膜成長後に形成された不純物層が溶液に浸漬することで溶解し、新たなSEI層が形成されることがわかった。(110)面では、充放電によりラフネスが増加するが、(003)面では変化がないことがわかった。
Hoesch, M.*; 福田 竜生; 水木 純一郎; 竹之内 智大*; 河原田 洋*; Sutter, J. P.*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 長尾 雅則*; 高野 義彦*
Physical Review B, 75(14), p.140508_1 - 140508_4, 2007/04
被引用回数：35 パーセンタイル：77.49(Materials Science, Multidisciplinary)CVD法を用いて作成した、超伝導(転移温度4.2K)を示す高品質のボロンドープダイヤモンド薄膜試料を用い、非弾性X線散乱によってフォノンの測定を行った。同じくCVD法を用いて作成した、ボロンをドープしていないダイヤモンド薄膜試料のフォノンも測定し、これとの比較によって、[111]及び[001]方向ともに、音響モードはほとんど変化ないのに対し、光学モードはブリルアンゾーン境界で約2meV、ブリルアンゾーン中心(
点)付近で約8meVソフト化していることがわかった。この実験結果から電子格子相互作用係数を見積もると約
=0.33となり、これは、点を中心とするフェルミ面と光学モードとの相互作用を通じて電子対を形成するという理論モデルを支持するものとなっている。
井頭 政之*; 柴田 恵一; 高野 秀機*; 山野 直樹*; 松延 廣幸*; 喜多尾 憲助*; 片倉 純一; 中川 庸雄; 長谷川 明; 岩崎 智彦*; et al.
日本原子力学会和文論文誌, 3(1), p.128 - 139, 2004/03
2001, 2002年度におけるシグマ委員会(原子力学会シグマ特別専門委員会及び原研シグマ研究委員会)の核データ研究活動についての報告を行う。この期間中、汎用核データライブラリーJENDL-3.3が完成し、精力的なベンチマークテストが行われた後にリリースされた。さらに特殊目的ファイルや核分裂収率データ,核構造データについての活動の記述がされている。また、シグマ委員会の40年にわたる核データ研究活動のまとめを行った。
thin film studied by X-ray anomalous diffraction赤尾 尚洋*; 東 勇介; 薄田 学; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 浜田 典昭*; 林 直顕*; 寺嶋 孝仁*; 高野 幹夫*
Physical Review Letters, 91(15), p.156405_1 - 156405_4, 2003/10
被引用回数：34 パーセンタイル：79.6(Physics, Multidisciplinary)X線異常分散効果を利用した実験とバンド理論計算を実験結果の解析手法として利用し、CaFeOの電荷分離状態の実態を議論した。これまでの実験では、電荷分離状態は290K以下でFeに2-siteが出現し、それぞれの価数が3価と5価に分離したと考えられていた。しかし、今回のわれわれの実験によりFeの3d電子の数は変化しないで、Fe-Oにおける3d-2p電子の混合状態が変わること、すなわち酸素2p状態にホールが局在した状態であることを示した。
柴田 恵一; 河野 俊彦*; 中川 庸雄; 岩本 修; 片倉 純一; 深堀 智生; 千葉 敏; 長谷川 明; 村田 徹*; 松延 廣幸*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 39(11), p.1125 - 1136, 2002/11
被引用回数：669 パーセンタイル：96.97(Nuclear Science & Technology)前版JENDL-3.2のフィードバック情報及び各種ベンチマークテストの結果をもとに、新版JENDL-3.3のための評価が行われた。JENDL-3.2での大きな問題点は新版により解決された。即ち、熱中性子炉体系での臨界性過大評価は
Uの核分裂断面積及び核分裂中性子スペクトルの改訂により解消された。また、重要な重核での不適切な2次中性子エネルギー分布は統計模型計算に置き換えられた。さらに、中重核での天然元素及び同位体評価値間の矛盾も無くなった。一方、20核種について共分散データを収納した。JENDL-3.3の信頼度は原子炉及び遮蔽に関するベンチマークテストにより検証された。ベンチマークテストの結果は、JENDL-3.3の予測精度がJENDL-3.2を上回ることを証明した。
加藤 崇; 辻 博史; 安藤 俊就; 高橋 良和; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 河野 勝己; 押切 雅幸*; et al.
Fusion Engineering and Design, 56-57, p.59 - 70, 2001/10
被引用回数：17 パーセンタイル：74.85(Nuclear Science & Technology)ITER中心ソレノイド・モデル・コイルは、1992年より設計・製作を開始し、1999年に完成した。2000年2月末に原研に建設されたコイル試験装置への据え付けが終了し、3月より第1回のコイル実験が開始され、8月末に終了した。本実験により、コイルの定格性能である磁場13Tを達成したとともに、コイルに課せられた設計性能が十分に満足されていることを実証することができた。本論文は、上記実験結果につき、直流通電、急速励磁通電、1万回サイクル試験結果としてまとめる。また、性能評価として、分流開始温度特性、安定性特性、クエンチ特性についても言及する。
辻 博史; 奥野 清*; Thome, R.*; Salpietro, E.*; Egorov, S. A.*; Martovetsky, N.*; Ricci, M.*; Zanino, R.*; Zahn, G.*; Martinez, A.*; et al.
Nuclear Fusion, 41(5), p.645 - 651, 2001/05
被引用回数：57 パーセンタイル：83.02(Physics, Fluids & Plasmas)ITERを構成する3群の超伝導コイルでは、中心ソレノイド・コイルが最も高い磁場13Tを0.4T/s以上の速度で急速励起するパルス動作が要求される点で、最も技術的難度の高いコイルである。そこで中心ソレノイド・コイル工学設計の妥当性を確認し、併せてコイルの製作技術を開発する目的で、中心ソレノイド・モデル・コイルの開発が進められてきた。約8年をかけて完成したモデル・コイルの実験がこの程、国際共同作業として原研で実施され、技術開発目標をすべて満足する実験成果と貴重な技術データが得られた。
田坂 完二; 片倉 純一; 井原 均; 吉田 正*; 飯島 俊吾*; 中嶋 龍三*; 中川 庸雄; 高野 秀機
JAERI 1320, 253 Pages, 1990/09
JNDCのFP核データライブラリー第2版が整備された。崩壊熱の計算に大きな影響を及ぼす各核種の崩壊エネルギーを最新の測定データ及び理論計算値をもとに全面滴に見直し、改定をおこなった。その結果、崩壊熱の最新の測定結果との一致度が千秒以上の冷却時間範囲で顕著に向上した。核分裂収率も20種類の核分裂タイプに対して与えられており、第1版の10種類と比較して大幅に拡大している。第2版をもとに20の核分裂タイプの崩壊熱を計算し、その結果を33項の指数関数を使うことにより精度よくフィッティングを行った。フィッティング結果を使うことにより軽水炉のLOCAでの崩壊熱の計算その他に容易に適用することが可能である。
福田 竜生; Hoesch, M.*; 竹之内 智大*; Sutter, J. P.*; 筒井 智嗣*; Baron, A.*; 長尾 雅則*; 高野 義彦*; 川原田 洋*; 水木 純一郎
no journal, ,
ダイヤモンドは、最高硬度を持ち、エネルギーギャップが大きく、高熱伝導度を持つ等の性質を持つが、加えて最近、ボロンをドープした試料で超伝導が観測されることがわかった。われわれは、この超伝導(T
4.2K)を示すCVD成長させて作製したダイヤモンドについて、SPring-8のBL35XUでX線非弾性散乱実験を行った。窒素ドープや純粋なダイヤモンドと比較することで、超伝導ダイヤモンドは特にゾーン中心付近で、光学モードが大きくソフト化するとともに幅が広がることがわかった。これは、強い電子格子相互作用が存在することを表している。
世取山 守*; 高野 純一*; 生井 潔*; 吉原 亮平; 野澤 樹; 長谷 純宏; 鳴海 一成
no journal, ,
栃木県が育成したイチゴ品種「とちおとめ」は、作付面積が全国一であり、優れた果実品質を有するが、最重要病害の萎黄病に罹患性であるため、生産者から耐病性品種の育成が強く望まれている。本研究では、イオンビームを用いて「とちおとめ」の萎黄病耐病性個体を作出することを目的とした。現在までに、萎黄病耐病性検定による簡易選抜を行い、照射1, 2回目では、対照の多芽体由来「とちおとめ」に比較して発病程度の軽かった1Gy照射区の2個体、2.5Gy照射区の1個体の計3個体を選抜した。また、照射3, 4回目では、0.5Gy照射区の5個体、2.5Gy照射区の2個体の計7個体を選抜した。
及びその鉄サイト置換系の磁性と局所構造観測吉井 賢資; 林 直顕*; 松村 大樹; 草野 翔吾*; 水牧 仁一朗*; 水木 純一郎*; 高野 幹夫*
no journal, ,
BaFeOは、2年程前に発見された、Fe
スピンが110Kで強磁性整列を示す新規強磁性体である。2013年の本学会および論文にて、この物質がヒステリシス損が少ないなどの磁気冷凍に適した性質を持っていることを、磁化測定と放射光磁気円二色性測定により報告した。今回は、鉄サイト置換物質に対し、磁気冷凍効果を中心とした磁性を調べた。Ni等の元素をパーセント程度の微量置換することで、基底状態から強磁性が発現し、母物質よりもヒステリシス損が小さくなりうることが分かった。また、置換量を変えることにより冷凍温度を制御できることなども判明した。さらに放射光EXAFSを用いた局所構造観測を行ったところ、BaFeOでは磁気転移温度以下でFe周囲の局所歪みが発生するが、置換系では歪みが抑えられることが分かった。現在、これらの結果を解析中である。学会当日は他の結果についても報告する。
