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論文

Design of accelerator-driven system consistent to partitioning technology

菅原 隆徳; 伴 康俊; 方野 量太; 舘野 春香; 西原 健司

Proceedings of International Conference on the Management of Spent Fuel from Nuclear Power Reactors 2019 (Internet), 9 Pages, 2019/06

原子力機構では、MA核変換のため加速器駆動核変換システムを用いた階層型概念を提案している。ADSの核設計においては、これまで理想的な燃料組成を用いて検討が行われてきた。例えば、MAに随伴する希土類核種やPuに随伴するUは、これまで考慮されてこなかった。しかしながら、実際にはこれらの核種が随伴し、これらの中性子捕獲断面積により、ADS炉心の中性子経済が悪化することが考えられる。本研究では、原子力機構が提案している核種分離のプロセス、SELECTプロセス(Solvent Extraction from Liquid-waste using Extractants of CHON-type for Transmutation)に基づき、新しい燃料組成の検討を行い、これを用いたADS炉心の核設計を行った。あわせて、ADS使用済み燃料の再処理時における希土類核種の移行率についても検討を行った。これらを通じて、分離および再処理プロセスと整合の取れたADS炉心を提示する。

論文

Development of high resistant anti-reflection coating by using Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiO$$_{2}$$ multilayer

越智 義浩; 永島 圭介; 岡田 大; 田中 桃子; 立野 亮*; 古川 泰之*; 杉山 僚

Proceedings of SPIE, Vol.8885, p.88851Z_1 - 88851Z_6, 2013/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:89.54

Al$$_{2}$$O$$_{3}$$/SiO$$_{2}$$多層膜を用いた無反射(AR)、及び高反射(HR)コーティングの高耐力化に関する技術開発を行った。原子力機構にて設計し、島津製作所にて製膜した無反射コーティングについて、1kHz繰り返しの500psレーザーにて耐力評価を行った結果、平均値として36J/cm$$^{2}$$が得られた。また、高反射コーティングについても同様に設計,製膜を行い7ns, 500ps, 1psのパルス幅のレーザーを用いた耐力評価を行った。得られた結果から、ダメージ発生の素過程についての考察を行った結果等について報告する。

論文

Negative effect of crystallization on the mechanism of laser damage in a HfO$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ multilayer

立野 亮*; 岡田 大; 乙部 智仁; 川瀬 啓悟*; Koga, J. K.; 小菅 淳; 永島 圭介; 杉山 僚; 柏木 邦宏*

Journal of Applied Physics, 112(12), p.123103_1 - 123103_3, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.25(Physics, Applied)

次世代の極短パルス超高ピーク出力レーザー用の高耐力ミラーを実現するためには、レーザー損傷のメカニズムの解明が不可欠である。本研究では、レーザーミラーの損傷箇所をレーザー顕微鏡により表面観察、透過型電子顕微鏡(断面TEM)により断面観察を行った。損傷したHfO$$_{2}$$には微結晶のHfO$$_{2}$$の粒界が確認できた。これら結果とミラーの耐性評価から、膜内の結晶の形成がミラーの耐性を決める大きな要因であることが明らかになった。

論文

"J-KAREN"高強度・高コントラストレーザー

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 岡田 大; 笹尾 一; 若井 大介*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.

JAEA-Conf 2009-007, p.97 - 100, 2010/03

レーザー駆動粒子加速をはじめとした超高強度光利用研究を推進するために、高コントラスト・高強度レーザーシステムの整備を進めている。高いコントラストを得るために光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を前置増幅器として高強度チタンサファイアレーザーに導入している。また、高い集光強度を得るためにレーザー媒質の熱歪みを低減させる必要があり、このため最終段増幅器のチタンサファイア結晶を100Kと低温に冷却している。パルス幅1nsに伸張されたマイクロジュールの高いエネルギーのシード光は、OPCPA前置増幅器により10mJまで増幅され、その後、チタンサファイア前置増幅器で300mJ、チタンサファイア主増幅器で3Jまで増幅される。最後にパルス圧縮器により、30fsのパルス幅まで再圧縮される。OPCPAを用いることで、ピコ秒の時間領域において10桁以上の高いコントラストを達成した。また、結晶を冷却することで、f/3放物面鏡によって8ミクロン(e-2 spot)$$times$$6ミクロン(e-2 spot)まで集光が可能となり、10$$^{20}$$W/cm$$^{2}$$の高いピーク強度を達成している。

口頭

次世代レーザー開発研究グループの取組; 現状と将来計画

杉山 僚; 近藤 公伯; 桐山 博光; 越智 義浩; 田中 桃子; 中井 善基; 笹尾 一; 立野 亮; 岡田 大; 小池 雅人

no journal, , 

次世代レーザー開発研究グループは2008年4月に設立され、光量子科学研究におけるレーザー粒子加速や強光子場科学及び高輝度X線発生とその利用研究を広く推進することを目的として、J-KAREN(高強度場生成T3レーザー装置)及びX線レーザー実験装置の高度化に関する研究開発並びに運用を行っている。現在は、J-KARENレーザーにおける高コントラスト・高強度レーザーシステムの構築と利用研究へのレーザービームの供給を実施するとともに、安定供給のための制御技術の開発に着手する計画である。また、X線レーザー実験装置の開発においては、発振繰り返し数0.1Hzのドライバー用スラブ型ガラスレーザー(TOPAZ)の開発を実施してきた。現在、ほぼ完成に近づいている。これらの光源開発と並行して、さらに高効率・高フルエンス・高信頼性などの特長を有する次世代型レーザー光源に必要な要素技術開発についても順次着手する予定である。

口頭

高耐久性レーザー素子用光学薄膜コーティング

立野 亮; 杉山 僚; 原田 善寿*; 井原 正博*; 柏木 邦宏*

no journal, , 

次世代の極短パルス超高ピーク出力レーザーシステムを実現するには、高強度のレーザー光に対して高い耐力を有するレーザー多層膜ミラーが不可欠である。なぜなら、超短パルス超高ピーク出力レーザーの発振繰り返し周波数が、これまでの数10Hzに対して2桁以上高いkHz級であるために、高光強度による多層膜の劣化と、レーザーミラー多層膜での微小な光吸収による発熱の影響が大きくなるためである。そのため、現状のレーザー多層膜を用いた場合、耐久性が足らず、極端パルスの光強度が長期にわたって安定しないことが問題になっている。本発表では、これら超短パルスレーザーに対するレーザーミラーの損傷メカニズムについて調査し、これらレーザー光源に対して高耐久性を持つレーザー多層膜の開発について発表する。

口頭

次世代レーザー開発研究グループの総括及び次期中期計画の方針

杉山 僚; 桐山 博光; 越智 義浩; 田中 桃子; 中井 善基; 笹尾 一; 立野 亮; 岡田 大; 小菅 淳; 坪内 雅明

no journal, , 

原子力機構次世代レーザー開発研究グループにおける今期の中心開発課題は、超短パルスレーザーのJ-KAREN及びTOPAZの高度化である。J-KARENにおいては、ピーク出力500TW相当の高強度レーザーパルス光の発生に成功するとともに、10の10乗台を超える高コントラスト化を達成した。また、TOPAZでは、0.1Hz動作にて、現在1ビームあたり約15Jのパルス出力を発生した。また、光ネット事業(昨年8月開始)におけるQUADRA:高品位高輝度光源(Quality Ultra ADvanced RAdiation Source)開発に着手した。当事業は、高出力LD励起型のkHz級高平均出力超短パルスレーザー開発である。22年度からの原子力機構の次期中期5か年計画における新規光源開発を行ううえで、QUADRA開発は欠かせない。

口頭

単色$$gamma$$線ビームを用いた使用済燃料中Pu, U, MAの非破壊分析の提案,1; 分析装置の概要と要素技術開発の現状

羽島 良一; 早川 岳人; 菊澤 信宏; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; 川瀬 啓悟; 小菅 淳; 立野 亮; et al.

no journal, , 

国際保障措置上の重要な課題である再処理工場での受払差への対応策として、使用済燃料中に含まれる核分裂物質($$^{239}$$Pu等)の高精度な非破壊分析法が検討されている。われわれは、量子ビームの先端技術により発生可能となる単色亜$$gamma$$線ビームと原子核共鳴蛍光散乱を組合せた、使用済燃料中のU, Pu, MAの非破壊分析法を提案する。本手法の特徴は以下の通りである。(1)2MeVの$$gamma$$線を用いるので燃料ピンの内部まで分析可能,(2)燃料集合体を冷却プールに入れたまま分析可能,(3)Puの同位体のみならず、U, MAなど必要なすべての同位体を分析可能。本発表では、装置の概要と要素技術開発の現状を報告する。

口頭

Negative effect of crystallization on the mechanism of laser damage in HfO$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ multilayer

立野 亮*; 岡田 大; 小菅 淳; 永島 圭介; 杉山 僚; 柏木 邦宏*

no journal, , 

次世代の極短パルス超高ピーク出力レーザー用の高耐力ミラーを実現するためには、レーザー損傷のメカニズムの解明が不可欠である。本研究では、レーザーミラーの損傷箇所をレーザー顕微鏡により表面観察、透過型電子顕微鏡(断面TEM)により断面観察を行った。損傷したHfO$$_{2}$$には微結晶のHfO$$_{2}$$の粒界が確認できた。これら結果とミラーの耐性評価から、膜内の結晶の形成がミラーの耐性を決める大きな要因であることが明らかになった。

口頭

High resistant multilayer coatings for thin-disk laser amplifier

越智 義浩; 永島 圭介; 圓山 桃子; 岡田 大; 杉山 僚; 立野 亮*; 古川 泰之*

no journal, , 

Yb:YAG薄膜ディスクレーザーのための高耐力AR、及びHRコーティングをデザインした。ガラス基板を用いたテストサンプルを試作し、QUADRA-Tレーザーから出力される520psパルス、及び1psパルスを用いて耐力試験を行った。結果、高屈折材料にAl$$_{2}$$O$$_{3}$$誘電体を用いることにより500psパルスに対するARコーティングのダメージしきい値は75J/cm$$^{2}$$となり目標性能であった40J/cm$$^{2}$$を達成した。また、HRコーティングでは膜厚を高度に制御することにより、ダメージしきい値が高くなることを確認した。

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