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論文

Microbeam complex at TIARA; Technologies to meet a wide range of applications

神谷 富裕; 高野 勝昌; 佐藤 隆博; 石井 保行; 西川 宏之*; 関 修平*; 杉本 雅樹; 奥村 進; 福田 光宏*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 269(20), p.2184 - 2188, 2011/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:27.41(Instruments & Instrumentation)

In order to meet wide variety of ion beam applications, three different types of ion microbeam systems were developed. These systems have shown the spatial resolutions of less than 1 $$mu$$m and have made it possible to irradiate minute targets or areas with positioning accuracies of less than 1 $$mu$$m. For micro-analyses, an in-air micro-PIXE system was originally developed on the light ion microbeam system. For micro-fabrication, technique of mask-less ion beam lithography was developed on the light-ion microbeam and other systems. Single-ion-hit technique was also realized to study single-event phenomena in semiconductors or biological cells induced by high-energetic heavy particles. On the other hand, the qualities of the beam from accelerators were important, such as stability of the intensity and the energy of the beams. In this paper, the latest progress and a future prospect of them were discussed.

論文

原子力機構AVFサイクロトロンの運転状況

奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; 横田 渉; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 196, 2007/02

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンは、世界で初めて材料科学やバイオ技術等の研究開発のために1991年に建設されて以来、需要に基づく改造や修理を行いながら順調に運転を継続している。本年報では、平成17年度におけるサイクロトロンの運転状況並びに整備の状況、また、イオンビーム利用者の要望に基づき開発した新イオンビームや、ビーム高品位化に向けたサイクロトロンの技術開発について報告する。

報告書

「もんじゅ」における実用化像実証炉心の設計検討,2

齋藤 浩介; 前田 誠一郎; 樋口 真史*; 高野 光弘*; 中沢 博明

JAEA-Technology 2006-035, 76 Pages, 2006/06

JAEA-Technology-2006-035.pdf:5.25MB

耐スエリング性に優れた酸化物分散強化型フェライト鋼(ODS鋼)を炉心材料に適用し、太径中空ペレットを用いた燃料を取替燃料として装荷し、実用化段階で想定される炉心・燃料像(取出平均燃焼度約150GWd/t,長期運転サイクル)を高速増殖原型炉「もんじゅ」で実証する構想の検討を進めている。2003年度に実施した設計検討時点からODS鋼の材料強度基準案が改訂されたことを踏まえ、その影響を把握するとともに核・熱・燃料設計の成立性に関して改めて確認した。ODS鋼の材料強度の低下に対応して被覆管強度評価の成立性が確保できるように被覆管肉厚と外径との比を増加させるように燃料仕様を見直した。これに伴って被覆管外径,運転サイクル期間等の炉心・燃料に関する基本仕様を再設定した。なお、本検討では現行の原子炉出力を維持できる127本バンドル炉心案を対象とした。核設計検討では、燃料仕様変更による燃料体積率の低減に伴う影響を受けるものの、最大線出力,燃料反応度等の主要な評価項目について設計目標を満足し、成立性が確保される見通しを確認した。熱・燃料設計では、被覆管強度評価を満足する被覆管最高温度を把握するとともに炉内出力分布を踏まえ、この被覆管最高温度を満足するように冷却材流量配分設計が可能な見通しであることを確認した。

論文

Acceleration of high current fully stripped carbon ion beam by direct injection scheme

柏木 啓次; 福田 光宏; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 山本 和男*; 岩田 佳之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B305_1 - 03B305_4, 2006/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:43.43(Instruments & Instrumentation)

Direct injection schemeは空間電荷効果によるビーム損失を回避するために、低エネルギービーム輸送部を介さないでレーザーイオン源で生成したイオンをRFQ線形加速器に入射する新しい方法である。C$$^{6+}$$ビームの大電流化を実現することによりシンクロトロンへのシングルターン入射が可能となり、その結果マルチターン入射に比べて電磁石の大きさを小さくすることができる。Nd-YAGレーザーで生成した大電流C$$^{6+}$$ビームをDirect injection schemeによってRFQ線形加速器に入射し、加速実験を行った。その結果17mAのC$$^{6+}$$ビームを加速することに成功し、大電流のフルストリップ炭素イオンビームをDirect injection schemeによって加速できることを実験的に証明した。

論文

Operation of JAERI AVF cyclotron system

奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 福田 光宏; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 中村 義輝; et al.

JAEA-Review 2005-001, TIARA Annual Report 2004, P. 370, 2006/01

原研AVFサイクロトロン装置は1991年のファーストビーム引き出し以来順調な運転が継続されている。利用運転開始から本年まで、また月ごとの運転実績を発表する。また、2004年度に利用されたイオン種の割合,新しく加速可能になったイオン種,整備状況も併せて報告する。

論文

原研AVFサイクロトロン装置の現状報告

奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 福田 光宏; 奥村 進; 宮脇 信正; 中村 義輝; 赤岩 勝弘*; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.209 - 211, 2004/08

原研AVFサイクロトロン装置は、これまで13年間以上にわたって安定な運転が継続されており、広範な研究分野に多種多様なイオン種を提供している。近年では、フラットトップ加速システム導入,鋸歯状波型ビームバンチャーの追加,サイクロトロン中心領域の改造、等々の技術開発や装置改造を行い、マイクロビーム形成実験を精力的に実施している。また一方ではこの間、TMP回転翼の破損や冷却系機器からの漏水,機器コントロール用シーケンサーの放射線損傷,電源盤内小型補助電源の不良、などさまざまな故障・不具合等も発生したが、サイクロトロン装置はこれらの困難を克服し、ほぼ計画通りの運転を継続している現状について発表する。

報告書

「もんじゅ」における実用化像実証炉心の設計検討

前田 誠一郎; 富樫 信仁*; 樋口 真史*; 高野 光弘*; 安部 智之

JNC-TN8400 2003-028, 135 Pages, 2003/12

JNC-TN8400-2003-028.pdf:85.68MB

高速炉の実用化段階で想定される取出平均燃焼度150GWd/tの炉心・燃料を既存の原型炉である「もんじゅ」に装荷して先行的に実証することを想定した場合の炉心・燃料像を明確にした。この炉心・燃料像において太径中空燃料を炉心規模で適用することで、実効燃料体積率の増加による内部転換比の向上、耐スエリング性に優れたODS鋼製被覆管の採用等により、取出平均燃焼度150GWd/tまでの高燃焼度化、1年を超える長期運転が「もんじゅ」において達成できる見通しであることが示された。この太径中空燃料を用いた高燃焼度化によって、燃料加工、再処理等の燃料サイクルへの負荷が大幅に軽減された炉心像を実証することが可能となる。本設計検討においては、まず、既存プラントに係る制約条件(形状寸法、冷却系等)および実用化像実証に係る条件(高燃焼度化、長期運転等)を考慮し、集合体当たりの燃料ピンバンドル本数等をパラメータとした炉心・燃料仕様サーベイを実施し、127本バンドルと91本バンドルの2つの炉心案を炉心オプションとして選定した。ついで、これらの炉心案の炉心特性を具体的に把握すると共に核設計、熱流力・燃料設計について検討し、成立性する見通しであることを確認した。高い経済性を有する実用化像を「もんじゅ」に適用することは、「もんじゅ」自体の経済性向上にも寄与し、稼働率向上による年間発電量の増加と共に年間取替燃料体数の大幅な削減(1/2および1/3)により、実効的な運転経費の大幅な削減が可能となる。また、熱的な余裕を確保することで、低除染燃料の集合体規模の実証試験、燃料・材料開発のための照射場としての利用が可能となる。今後の「もんじゅ」中長期利用計画を検討するに際して、本検討結果が技術的裏付けを持った指針となるものと考える。

論文

Status report on the JAERI AVF cyclotron system

中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 倉島 俊; 横田 渉; 奥村 進; 福田 光宏; 赤岩 勝弘*; et al.

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.193 - 195, 2001/00

原研高崎のAVFサイクロトロン装置は、1991年3月のファーストビーム以来、特に深刻な故障もなく、順調に運転されている。年間の運転時間は、最近8年間での平均で約3200時間である。この2年間では、われわれは以下に示すような開発や改良を実施した。専用冷却システムの追加によるサイクロトロンビームの安定化、第5高調波RFを用いたフラットトップ装置の検討と設計,放射線遮蔽のためのロータリーシャッターの改造及びマグネティックチャンネルとその電源の増強等である。さらに、冷却系のための循環ポンプの更新,電源盤内のシャント抵抗の交換及び基幹ビーム輸送ラインでのいくつかの電磁石の再アラインメント等も、実施された。

口頭

AVFサイクロトロンの運転・整備状況

奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 横田 渉; 福田 光宏*; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; et al.

no journal, , 

TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンは、おもに、材料科学・バイオ技術に用いられるサイクロトロンとして世界で初めて建設され、これまで15年にわたって安定な運転を継続し広範な研究分野に多種多様なイオンビームを提供している。近年、採択課題数が大幅に増え、マシンタイムが細分化されたにもかかわらず保守業務計画等の効率化によりこれまでと同等な運転実績を堅持したことや、長時間運転してきたことによるさまざまな故障・不具合の処置など、AVFサイクロトロンの運転状況・修理などについて報告する。

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