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論文

高速実験炉「常陽」の原子炉容器内観察・補修技術開発; 炉心上部機構の交換作業

高松 操; 川原 啓孝; 伊藤 裕道; 宇敷 洋; 鈴木 信弘; 佐々木 純; 大田 克; 奥田 英二; 小林 哲彦; 長井 秋則; et al.

日本原子力学会和文論文誌, 15(1), p.32 - 42, 2016/03

高速実験炉「常陽」では、平成19年に「計測線付実験装置との干渉による回転プラグ燃料交換機能の一部阻害」が発生し、原子炉容器内において、計測線付実験装置(以下、MARICO-2(MAterial testing RIg with temperature COntrol 2nd))試料部が炉内ラック内の移送用ポットから突出した状態で変形していること、MARICO-2試料部と炉心上部機構(以下、UCS(Upper Core Structure))の接触により、UCS下面に設置されている整流板等が変形していることが確認された。当該燃料交換機能復旧作業の一環として、「常陽」では、平成26年5月よりUCS交換作業を開始し、同年12月に終了した。高放射線・高温環境のSFRにおける原子炉容器内補修(観察を含む)には、軽水炉にはない技術開発が必要であり、その技術レベルを高め、供用期間中の運転・保守に反映することはSFRの信頼性の向上に寄与することができる。SFRにおけるUCSの交換実績は世界でも数少なく、30年以上使用した原子炉容器内の大型構造物の交換作業の完遂により蓄積された経験・知見は、「常陽」のみならず、SFRにおける原子炉容器内観察・補修技術開発に大きく資するものと期待される。

論文

Replacement of upper core structure in experimental fast reactor Joyo, 1; Existing damaged upper core structure jack-up test

伊藤 裕道; 鈴木 信弘; 小林 哲彦; 川原 啓孝; 長井 秋則; 坂尾 龍太*; 村田 長太郎*; 田中 淳也*; 松坂 康智*; 立野 高寛*

Proceedings of 2015 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2015) (CD-ROM), p.1058 - 1067, 2015/05

高速実験炉「常陽」では、計測線付実験装置の不具合に起因した燃料交換機能の一部阻害の復旧のため、ナトリウム冷却型高速炉における原子炉容器内保守・補修技術の開発を進めている。炉心上部機構と炉心上部機構案内スリーブのギャップは最小5mmと小さいため、旧炉心上部機構引抜時の水平度管理が十分でない場合、炉心上部機構と炉心上部機構案内スリーブが干渉し、旧炉心上部機構の変形等が生じるリスクがある。当該リスクに対応するため、3点支持構造を有するジャッキアップ治具を開発した。また、各ネジジャッキにロードセルを設置し、旧炉心上部機構が炉心上部機構案内スリーブと干渉した場合に生じる荷重変動を検出することにより、旧炉心上部機構の変形等を防止するとともに、干渉位置を同定する手法を開発した。旧炉心上部機構引抜性確認試験は、2014年5月14日に実施され、旧炉心上部機構が1000mm位置まで許容荷重を超過することなく引き抜くことが可能であることを確認した。本作業で蓄積された稀少な知見・経験は、「常陽」の復旧のみならず、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内保守・補修技術の開発に大きく資するものと期待される。

論文

Sagittal focusing of synchrotron radiation X-rays using a winged crystal

二澤 宏司*; 米田 安宏; 上野 剛*; 村上 博則*; 岡島 由佳*; 山本 健一郎*; 仙波 泰徳*; 上杉 健太朗*; 田中 義人*; 山本 雅樹*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 20(2), p.219 - 225, 2013/03

 被引用回数:11 パーセンタイル:56.62(Instruments & Instrumentation)

シリコン(111)結晶を用いた放射光X線のサジタル集光を行った。結晶弯曲時に生じるアンチクラシカル歪みを軽減するために溝型結晶を用いたが、この結晶には理想的な凹面曲げを実現するために結晶の外形寸法に黄金比と呼ばれる律速があると信じられてきた。しかし、我々は、この従来の黄金比を大きく逸脱するアスペクト比の結晶においても良好なサジタル集光が可能であることを示した。理論上、偏光電磁石ビームラインの発光点サイズと同等のビームサイズまで集光可能であるため、この手法はタンパク構造解析などにも広く適用することが可能である。

論文

Radiation response of silicon carbide diodes and transistors

大島 武; 小野田 忍; 岩本 直也; 牧野 高紘; 新井 学*; 田中 保宣*

Physics and Technology of Silicon Carbide Devices, p.379 - 402, 2012/10

炭化ケイ素(SiC)半導体ダイオード及びトランジスタの放射線照射効果に関する研究について述べる。具体的には、SiC金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の$$gamma$$線照射について、しきい値電圧及びSubthreshold領域の電流-電圧特性の変化から、デバイス特性を劣化させる要因である酸化膜の固定電荷と界面準位に関する情報を得る。また、SiCトランジスタ(MOSFET, 金属-半導体(MES)FET, 静電誘導トランジスタ(SIT))の$$gamma$$線照射効果を従来のシリコン(Si)トランジスタと比較することでSiCデバイスの高い耐放射線性を示す。加えて、SiCダイオードへのイオン照射により発生する誘起電荷を単一イオン入射イオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)測定の結果より明らかにし、重イオン入射の場合に見られるイオン誘起電荷の再結合といったキャリアダイナミクスについて言及する。

論文

炉内トリチウム

上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09

特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータから$$^{13}$$CH$$_{4}$$を注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上に$$^{13}$$Cが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及び$$^{13}$$CとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわち$$^{13}$$CH$$_{x}$$, x=1$$sim$$4の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。

論文

Characteristic heavy fermion properties in YbCu$$_2$$Si$$_2$$ and YbT$$_2$$Zn$$_{20}$$ (T: Co, Rh, Ir)

大貫 惇睦; 安井 慎一*; 松下 昌輝*; 吉内 伸吾*; 大家 政洋*; 広瀬 雄介*; Dung, N. D.*; 本多 史憲*; 竹内 徹也*; 摂待 力生*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA003_1 - SA003_6, 2011/12

We studied the Fermi surface properties of YbCu$$_2$$Si$$_2$$ and YbCu$$_2$$Ge$$_2$$ with the tetragonal structure by measuring the de Haas-van Alphen (dHvA) oscillations, together with the energy band calculations. It was clarified that 4f electrons contribute to the Fermi surface of a valence fluctuating compound YbCu$$_2$$Si$$_2$$, but not to that of a divalent compound YbCu$$_2$$Ge$$_2$$. We also studied the heavy fermion properties of YbT$$_2$$Zn$$_{20}$$ (T: Co, Rh, Ir) with the cubic caged structure. The metamagnetic behavior or an abrupt nonlinear increase of magnetization was observed. By measuring the electrical resistivity under pressure and magnetic field, we clarified that the electronic state close to the quantum critical point is realized in YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$ at 5.2 GPa and also YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$ at ambient pressure.

論文

Simulation of dynamics of carbon dust particles in the JT-60U tokamak

田中 康規*; Smirnov, R. D.*; Pigarov, A. Y.*; 竹永 秀信; 朝倉 伸幸; 上杉 喜彦*; 大野 哲靖*

Journal of Nuclear Materials, 415(Suppl.1), p.S1106 - S1110, 2011/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.2(Materials Science, Multidisciplinary)

トカマク型核融合プラズマ装置の炭素材ダイバータ部には、高エネルギー密度流束が照射されるため、ダイバータ面からカーボンダストが発生する。このカーボンダストの発生は、ダイバータ板・第一壁の損耗,燃料トリチウムの取り込み・放射化,炉心プラズマ中への不純物混入等多くの問題に関与する課題である。このため、このダスト輸送を詳細に把握し制御することが重要である。本報では、ダスト輸送コードDUSTTを改良し、JT-60Uの背景プラズマに対して適用できるようにした。背景プラズマのパラメータはUEDGEコードを用いて計算し、この背景プラズマ中でのダスト粒子の3次元挙動を計算した。本計算においては、ダスト粒子の質量保存,エネルギー保存式も同時に解き、ダスト粒子の半径変化,温度変化も計算している。その結果、ダスト粒子の寿命はその軌道の最終段階でのイオン密度に依存することがわかった。

論文

Ablation of insulators under the action of short pulses of X-ray plasma lasers and free-electron lasers

Inogamov, N. A.*; Anisimov, S. I.*; Petrov, Y. V.*; Khokhlov, V. A.*; Zhakhovskii, V. V.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Fortov, V. E.*; Skobelev, I. Y.*; 加藤 義章*; et al.

Journal of Optical Technology, 78(8), p.473 - 480, 2011/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:31.11(Optics)

An experimental and theoretical study has been carried out of the ablation of a solid insulator with a wide band gap (LiF) under the action of ultrashort laser pulses of the UV range, obtained in a free-electron laser, and the soft X-ray region, obtained in a silver-plasma laser. A comparison is made of the results obtained on the two laser systems. It is shown that the ablation threshold is about the same for both lasers. A theory is presented that explains the weak growth of the ablation mass with increasing surface energy density of the laser radiation (the fluence) in the case of X-ray lasers as a result of the transition from spallation close to the ablation threshold to evaporative ablation at high fluence values.

論文

耐放射線性の炭化ケイ素半導体デバイスの開発

大島 武; 小野田 忍; 田中 保宣*; 新井 学*

Isotope News, (686), p.8 - 12, 2011/06

耐放射線性炭化ケイ素(SiC)デバイスの開発に関して、原子力機構がこれまで行ってきた研究・開発を中心にレビューする。具体的には、SiC金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET),金属-半導体FET(MESFET)及び静電誘導型トランジスタ(SIT)といった、異なる構造を有するSiCトランジスタの$$gamma$$線耐性を検討した結果について紹介する。SiC MOSFETでは、従来のシリコン(Si)MOSFETに比べて二桁高い、数MGyまでの耐放射線性を示すことを紹介する。加えて、MOSFETの耐放射線性は酸化膜の作製方法により異なり、水蒸気による酸化の方が乾燥酸素による酸化に比べて優れた耐性を示すこと、この理由が、$$gamma$$線照射により酸化膜/半導体界面に発生する欠陥(界面準位)量が酸化方法により異なるためであることを説明する。さらに、酸化膜を有さないMESFET及びSITでは、MOSFETを超える10MGy耐性を有することを紹介する。

論文

Metamagnetic behavior in heavy-fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$

竹内 徹也*; 安井 慎一*; 戸田 雅敏*; 松下 昌輝*; 吉内 伸吾*; 大家 政洋*; 片山 敬亮*; 広瀬 雄介*; 吉谷 尚久*; 本多 史憲*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(6), p.064609_1 - 064609_15, 2010/06

 被引用回数:39 パーセンタイル:84.44(Physics, Multidisciplinary)

Metamagnetic behavior of the heavy-fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$ was studied by magnetization, de Haas-van Alphen effect, magnetoresistance, specific heat, thermal expansion and magnetostriction. Metamagnetic behavior was observed for all the physical properties at low temperatures. It is remarkable that the Fermi surfaces observed in the dHvA effect unchanges across the metamagnetic transition.

論文

Radiation hardness evaluation of SiC-BGSIT

田中 保宣*; 小野田 忍; 高塚 章夫*; 大島 武; 八尾 勉*

Materials Science Forum, 645-648, p.941 - 944, 2010/04

炭化ケイ素(SiC)埋込みゲート静電誘導型トランジスタ(BGSIT)と一般的なシリコン(Si)金属・酸化膜・半導体トランジスタ(MOSFET)の放射線耐性を評価し、その耐放射線性の比較を行った。Si MOSFETの場合、100kGy程度と低い照射量で、オン電圧が劣化した。この原因は結晶欠陥にあると考えられる。また、閾値電圧も放射線に対して非常に敏感に応答し、正電荷捕獲と界面準位の競合の結果として劣化することがわかった。さらに、降伏電圧と漏れ電流も減少することがわかった。一方、SiC-BGSITは10MGyという高線量域まで、すべての特性が維持され、高い耐放射線性があることがわかった。

論文

Heavy fermion state in YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$

吉内 伸吾*; 戸田 雅敏*; 松下 昌輝*; 安井 慎一*; 広瀬 雄介*; 大家 政洋*; 片山 敬亮*; 本多 史憲*; 杉山 清寛*; 萩原 政幸*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(12), p.123711_1 - 123711_4, 2009/12

 被引用回数:37 パーセンタイル:83.56(Physics, Multidisciplinary)

High-field magnetization and de Haas-van Alphen effect were measured on a heavy fermion compound YbIr$$_2$$Zn$$_{20}$$. Large cyclotron masses ranging from 4 to 27 $$m_0$$ were detected in the dHvA experiment, and are found to be reduced at magnetic fields higher than 120 kOe. From the present experimental results together with the 4f-itinerant band calculations, the 4f electrons are considered to form heavy fermion state.

論文

ITPA(国際トカマク物理活動)会合報告,27

長壁 正樹*; 篠原 孝司; 東井 和夫*; 藤堂 泰*; 濱松 清隆; 村上 定義*; 山本 聡*; 井戸村 泰宏; 坂本 宜照; 田中 謙治*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(12), p.839 - 842, 2009/12

この会合報告は、2009年秋に開催された国際トカマク物理活動(ITPA)の会合報告を取りまとめたものである。取りまとめたトピカルグループは"高エネルギー粒子物理", "輸送と閉じこめ物理", "ペデスタル物理", "MHD安定性", "計測"、及び"統合運転シナリオ"の計6グループである。報告内容は、各トピカルグループの国内委員により、各会合で発表されたITER実現に向けた物理課題の解析結果や装置間比較実験結果報告、また次回会合までに行うべき課題などについてである。

論文

核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開,3; 核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発

大宅 薫*; 井内 健介*; 清水 勝宏; 滝塚 知典; 川島 寿人; 星野 一生; 畑山 明聖*; 藤間 光徳*; 冨田 幸博*; 河村 学思*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 85(10), p.695 - 703, 2009/10

平成19年度より採択された文部科学省科学研究費特定領域「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」の中の6研究項目の一つである「核融合炉のトリチウム蓄積・排出評価のための理論及びシミュレーションコードの開発」に関して、研究目的,研究開発の現状及び今後の課題について述べる。特に、(1)炉内プラズマ中のトリチウム輸送と対向壁への蓄積と放出,(2)ダスト粒子の炉内プラズマ中の挙動とトリチウム蓄積,(3)プラズマ対向材料のトリチウム蓄積と放出にかかわるモデル構築,コード開発及びシミュレーションの現状を紹介する。

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

論文

Relationship between the current direction in the inversion layer and the electrical characteristics of metal-oxide-semiconductor field effect transistors on 3C-SiC

大島 武; Lee, K. K.; 石田 夕起*; 児島 一聡*; 田中 保宣*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 奥村 元*; 荒井 和雄*; 神谷 富裕

Materials Science Forum, 457-460(Part2), p.1405 - 1408, 2004/06

(001)立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)ホモエピタキシャル膜上に作製した金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の電気特性とチャンネル方向([-110]方向に垂直,水平)の関係を調べた。その結果、両方のMOSFETともにしきい値電圧は-0.5V、チャンネル移動度は215から230cm$$^{2}$$/Vsと同様であることが見いだされた。このチャンネル移動度の値はこれまでに六方晶SiCでは達成されていない優れた値である。サブシュレショールド領域でのドレイン電流の値を調べたところ、[-110]に垂直のMOSFETは10$$^{-8}$$Aオーダーであるのに対し、[-110]に平行なMOSFETは10$$^{-6}$$Aオーダーと二桁も高いことが明らかとなった。これは、3C-SiC基板を[-110]方向にアンジュレーションをつけたSi基板にエピタキシャル成長するが、成長後にもその際の欠陥が残留し、伝導に影響するため[-110]に沿うように電流が流れる場合はリークが大きくなるためと考えられる。

論文

The Electrical characteristics of metal-oxide-semiconductor field effect transistors fabricated on cubic silicon carbide

大島 武; Lee, K. K.; 石田 夕起*; 児島 一聡*; 田中 保宣*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 奥村 元*; 荒井 和雄*; 神谷 富裕

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 42(6B), p.L625 - L627, 2003/06

 被引用回数:37 パーセンタイル:77.51(Physics, Applied)

炭化ケイ素(SiC)半導体は、大電力・高周波素子への応用が期待されているが、結晶成長や素子作製技術が確立しておらず、実用化への課題となっている。特に、金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタ(FET)のチャンネル移動度の向上は実用化に不可欠となっている。これまで、結晶作製技術の問題より六方晶SiCが主な研究対象であったが、近年、立方晶SiC(3C-SiC)の厚膜化が可能となり、その厚膜を基板とすることでホモエピタキシャル成長を行うことが可能となった。本研究では、化学気相法により1650$$^{circ}$$Cでホモエピタキシャル成長させた立方晶SiC上にMOSFETを作製した。MOSFETのソース,ドレイン領域は800$$^{circ}$$Cでのイオン注入及び1650$$^{circ}$$Cで3分間のAr熱処理することで作製し、ゲート酸化膜は1100$$^{circ}$$Cでの水素燃焼酸化により形成した。電気特性よりチャンネル移動度を見積もったところ260 cm$$^{2}$$/Vsという非常に優れた値が得られた。また、酸化膜耐電圧を計測したところ絶縁破壊開始電界が8.5MV/cmというほぼ理想値を得た。

報告書

高エネルギー加速器施設対応中性子レムモニタのエネルギー応答特性評価

中根 佳弘; 原田 康典; 坂本 幸夫; 小栗 朋美*; 吉澤 道夫; 高橋 史明; 石倉 剛*; 藤本 敏明*; 田中 進; 笹本 宣雄

JAERI-Tech 2003-011, 37 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-011.pdf:1.73MB

原研とKEKが共同で建設している大強度陽子加速器施設(J-PARC)に適用する中性子レムモニタの開発を行った。熱エネルギーから中高エネルギー領域までの広範な中性子による線量率を精度よく測定できるモニタの開発を目的として、鉛ブリーダ付き中性子レムモニタを試作した。試作レムモニタのエネルギー応答に関し、遮蔽体を透過した後の中性子による被ばく評価において重要な、熱エネルギーから150MeVまでの中性子に対する応答特性を中性子輸送計算により評価するとともに、この評価精度を確認する目的で、65MeVまでの中性子場を用いて応答特性を測定した。得られたエネルギー応答特性を中性子の線量換算係数と比較した結果、試作中性子レムモニタは、熱エネルギーから150MeVまでの広範なエネルギー領域において優れたエネルギー応答特性を有することが確認でき、加速器施設用中性子レムモニタとして実用化の目処がついた。

口頭

SiCショットキーバリアダイオードの$$gamma$$線照射による電気特性への影響

木下 明将*; 田中 保宣*; 田中 知行*; 福田 憲司*; 荒井 和雄*; 大島 武; 菱木 繁臣

no journal, , 

宇宙や原子力の分野において使用される半導体デバイスは放射線に強いことが求められる。耐放射線半導体としてSiCは有力な候補として考えられており、SiCが大容量パワーデバイスとしての研究が広く行われている。SiCの耐放射線性は、その利用方法から放射線検出器としての報告が多くされているが、大容量パワーデバイスとしての耐放射線性の報告は少ない。そこで、600V耐圧のSiCショットキーバリアダイオード(SBD)を作製し、$$gamma$$線を照射することによる電気特性の変化を測定することで耐放射線性の評価を行った。その結果、47.5Mradの$$gamma$$線照射によって耐圧の変化は見られなかったが、ショットキー障壁高さが照射後に増加する素子とわずかに減少する素子の2グループが存在することが判明した。

口頭

JT-60Uにおける高速カメラとYAGレーザー散乱による炭素ダスト測定

朝倉 伸幸; 波多江 仰紀; 川島 寿人; 仲野 友英; 大野 哲靖*; 田中 康則*; 上杉 喜彦*

no journal, , 

JT-60Uでは可視高速テレビカメラ計測により、プラズマ放電中に放出された炭素ダストの発光軌跡を接線ポートの観測窓から撮影が行われた。特に、ELM発生後に内側ダイバータから多くのダストが放出され、おもにトロイダル方向に約0.2-0.3km/s程度の速度で移動することが観測された。今回は、ELM発生後に内側ダイバータ板の炭素再堆積層付近から放出されたダストの速度,頻度などについてまとめた結果を発表する。また、本年からYAGレーザー散乱測定を開始し、主プラズマの周辺から中心に至る視野でダスト粒子の頻度の空間分布について評価を試みた。多くの場合SOLを見込む視野で散乱光が頻繁に観測されることがわかり、ダイバータあるいは第一壁から放出されたダストは、プラズマ周辺部で昇華されると考えられる。また、プラズマ立ち下げ時にも、散乱信号が頻繁に観測される。

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