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武内 伴照; 大塚 紀彰; 渡辺 恭志*; 田中 茂雄*; 小沢 治*; 駒野目 裕久*; 上野 俊二*; 土谷 邦彦
Proceedings of 2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2017) (Internet), 3 Pages, 2018/11
福島第一原子力発電所事故の教訓から、過酷事故時の環境でも原子炉建屋内の監視が可能な耐放射線性カメラシステムの開発を開始した。本研究は、カメラを構成する部品の要素技術開発を行い、カメラシステムの試作・性能を評価した。まず、要素技術開発として放射線環境下において100Gy未満で使用不能となるイメージセンサの劣化主因が暗電流増加であることを明らかにし、トランジスタの数を4つから3つに減らすとともに光電変換構造としてフォトゲート型を採用することで暗電流の軽減を図った。その結果、イメージセンサの耐放射線性は200kGy以上にまで向上した。また、光学系については、石英とフッ化カルシウムを用いた耐放射線プリズムとズームレンズにすることにより、1MGy照射後においても十分な性能を有することを示した。一方、その他の電子部品については、100kGy未満で故障するものもあり、一部に遮蔽構造を採用した。これらの結果を踏まえ、開発したカメラシステムが900kGy以上の照射線量でも良好な画像を取得できることを明らかにした。
VAl Heusler alloy thin films; Appearance of antiferromagnetism and exchange bias in a layered structure with Fe土屋 朋生*; 小林 亮太*; 窪田 崇秀*; 斉藤 耕太郎*; 小野 寛太*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 高梨 弘毅*
Journal of Physics D; Applied Physics, 51(6), p.065001_1 - 065001_7, 2018/02
被引用回数：10 パーセンタイル：45.49(Physics, Applied)MnVAl Heusler alloy films were epitaxially grown on MgO(100) single-crystal substrates by ultra-high-vacuum magnetron sputtering. A2- and L21-type MnVAl order was controlled by the deposition temperature. A2-type MnVAl films showed no spontaneous magnetization, while L21-type MnVAl films showed ferrimagnetic behaviour with a maximum saturation magnetization of 220 emu/cm
at room temperature (RT). An antiferromagnetic reflection was observed with neutron diffraction at RT for an A2-type MnVAl film deposited at 400
C. A bilayer sample of the antiferromagnetic A2-type MnVAl and Fe showed an exchange bias of 120 Oe at 10 K.
渡辺 恭志*; 武内 伴照; 小沢 治*; 駒野目 裕久*; 赤堀 知行*; 土谷 邦彦
Proceedings of 2017 International Image Sensor Workshop (IISW 2017) (Internet), p.206 - 209, 2017/05
東京電力福島第一原子力発電所事故の経験や教訓を踏まえ、プラント状態の情報把握能力の向上のため、耐放射線性カメラの開発に取り組んだ。放射線環境下におけるカメラ画像劣化の主因である撮像素子内の暗電流を抑制するため、撮像素子の耐放射線性向上に取り組んだ。まず、既存の撮像素子としてフォトダイオード(PD)型、埋め込みPD型及びフィールドプレート付PD(FP-PD)型に対して
線照射試験を行ったところ、照射後の暗電流はFP-PD型が最も小さく、耐放射線性に優れることが分かった。これに対し、さらなる耐放射線性の向上を目指し、暗電流源の一つである照射中における絶縁酸化膜中の正孔の発生を軽減し得ると考えられる埋め込みフォトゲート(PPG)型の撮像素子を開発した。照射前後の暗電流をFP-PD型と比較したところ、照射前及び照射後ともPPG型のほうが数分の一にまで暗電流を軽減されることが分かり、より耐放射線性の高い監視カメラ開発の可能性が示された
線照射効果武内 伴照; 大塚 紀彰; 土谷 邦彦; 田中 茂雄*; 小沢 治*; 駒野目 裕久*; 渡辺 恭志*; 上野 俊二*
日本保全学会第13回学術講演会要旨集, p.391 - 394, 2016/07
東京電力福島第一原子力発電所事故の経験や教訓を踏まえ、プラント状態の情報把握能力の向上のため、耐放射線性カメラの開発に取り組んだ。放射線環境下におけるカメラ画像劣化の主因である撮像素子内の暗電流を抑制するため、撮像素子のトランジスタ及び光電変換部について3Tr型でフィールドプレートを有する素子(3TPD)、同型でフォトゲートを有する素子(3TPG)及び4Tr型でフォトゲートを有する素子(4TPG)を設計・試作し、線照射中の暗電流と照射後の光電変換感度を測定した。その結果、3TPG型が最も耐放射線性が高く、200kGy照射後も十分なダイナミックレンジが維持された。
武内 伴照; 大塚 紀彰; 渡辺 恭志*; 上柳 智裕*; 駒野目 裕久*; 上野 俊二*; 土谷 邦彦
Proceedings of Decommissioning and Remote Systems 2016 (D&RS 2016) (CD-ROM), p.263 - 264, 2016/07
福島第一原子力発電所事故の教訓から、耐放射線性を有する監視カメラシステムの開発を開始した。本研究では、耐放射線性向上のために、イメージセンサの開発及び線照射特性を調べた。イメージセンサの構造として、3トランジスタかつフィールドプレート(3TPD)及びフォトゲート(3TPG)型と、4トランジスタかつフォトゲート(4TPG)型の3種類を設計・試作した。これらのセンサをコバルト60照射施設で室温において約1kGy/hで70kGyまで照射した。この結果、照射後画像の劣化要因である暗電流は、50kGy以上では4TPGが最も大きく、3TPG型が最も小さかった。その結果、4TPGでは暗電流の急増によって感度がほとんど消失した。一方、3トランジスタ型では、50kGy以上でも使用可能な感度を有しているとともに、3TPD型よりも3TPG型の感度が高かった。以上から、3種のイメージセンサのうち、3TPG型が暗電流及び感度特性において線照射による劣化が最も抑制できる可能性が示された。
竹本 紀之; Romanova, N.*; 木村 伸明; Gizatulin, S.*; 斎藤 隆; Martyushov, A.*; Nakipov, D.*; 土谷 邦彦; Chakrov, P.*
JAEA-Technology 2015-021, 32 Pages, 2015/08
JAEA-Technology-2015-021.pdf:3.15MB
日本原子力研究開発機構・照射試験炉センターでは、産業利用拡大の観点からJMTRを活用した中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法によるシリコン半導体製造を検討している。この検討の一環として、カザフスタン共和国核物理研究所(INP)との原子力科学分野における研究開発協力のための実施取決め(試験研究炉に関する原子力技術)のもとで、INPが有するWWR-K炉を用いたシリコンインゴット試料の照射試験を行うこととした。まず、シリコン回転装置を製作してWWR-K炉に設置するとともに、シリコンインゴット試料の照射位置における中性子照射場の評価を行うため、フルエンスモニタを用いた予備照射試験を行った。次に、予備照射試験結果に基づき、2本のシリコンインゴット試料の照射試験を行うとともに、照射後の試料の抵抗率等を測定し、試験研究炉を用いた高品位シリコン半導体製造の商用生産への適用性について評価を行った。
線検出器(SPGD)の開発柴田 晃; 武内 伴照; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 小野田 忍; 大島 武; 土谷 邦彦
JAEA-Technology 2013-043, 24 Pages, 2014/01
JAEA-Technology-2013-043.pdf:2.76MB
東京電力福島第一原子力発電所(以降、東電福島第一原発)事故を受け、福島原発廃止措置終了までの主要な現場作業や研究開発等のスケジュールが政府から明示されている。しかしながら、格納容器内の線量が高く、燃料が溶融したデブリの位置を把握することが困難であることが、廃炉に向けた工程の策定において技術的障害となっている。このため、東電福島第一原発格納容器内の線量率を計測し、燃料デブリの位置等の炉内状況を把握することを目指して、自己出力型線検出器(SPGD)の開発に着手した。本報告書は、エミッタの形状をパラメータとしたSPGD出力値の形状依存性及び温度依存性を線照射試験により明らかにし、SPGDの実用化に向けたエミッタ特性評価についてまとめたものである。
MnO
(
2/
) for a lithium-battery cathode in several charge-discharge potential ranges中尾 靖宏*; 小澤 清*; 藤井 宏樹*; 茂筑 高士*; 岩井 秀夫*; 土屋 佳則*; 井川 直樹
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(2), p.229 - 233, 2013/12
リチウムイオン電池用正極材LiMnO(空間群;2/)を共沈法によって作製し、2.0-4.6, 2.0-4.8及び2.0-5.0V領域における充放電サイクル特性を解析した。すべての測定領域において、充放電サイクルを重ねることで電気化学キャパシティは徐々に増加するが、その増加傾向は電圧域に依存した。すなわち、2.0-4.6Vの電圧域では、放電能は1サイクルでの12.5mAh
から99サイクルでの22.5mAh程度の増加に対し、2.0-5.0Vの電圧域では、20.0から110.2mAhへと大幅に増加した。中性子回折実験の結果、2.0-5.0Vの電圧域における放電能の大幅な増加は、充放電サイクルを重ねるにしたがって、斜方面体相が発生するためであることを見いだした。
武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 松井 義典; 土谷 邦彦
Proceedings of 3rd Asian Symposium on Material Testing Reactors (ASMTR 2013), p.52 - 58, 2013/11
LWRの炉計装システムは、原子炉運転中から炉停止中の状況を監視できるシステムとなっていた。しかしながら、そのシステムは、福島第一原子力発電所で起きたシビアアクシデント時では電源喪失のため作動せず、事故後の対応が遅れた。このため、炉心損傷事故が起きても測定できる原子炉計装システムの開発が必要不可欠となった。本研究は、JMTRに蓄積された照射技術を活用し、測定技術を含めた監視システムの開発を行っている。本報告では固体電解質型の水素濃度センサー、ヒーターを備えている熱電対型の水位計、自己出力型のSPGD線検出器及びCCDカメラによる原子炉の情報の定量化のためのチェレンコフ光の画像解析システムの4つの計装システムの開発について紹介する。開発後は、JMTRで炉内確認テストを実施し、放射環境下での特性も調べる予定である。
柴沼 清; 新井 貴; 長谷川 浩一; 星 亮; 神谷 宏治; 川島 寿人; 久保 博孝; 正木 圭; 佐伯 寿; 櫻井 真治; et al.
Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.705 - 710, 2013/10
被引用回数：10 パーセンタイル：60.97(Nuclear Science & Technology)The JT-60SA project is conducted under the BA satellite tokamak programme by EU and Japan, and the Japanese national programme. The project mission is to contribute to early realization of fusion energy by supporting ITER and by complementing ITER with resolving key physics and engineering issues for DEMO reactors. In this paper, the assembly of major tokamak components such as VV and TFC is mainly described. An assembly frame (with the dedicated cranes), which is located around the tokamak, is adopted to carry out the assembly of major tokamak components in the torus hall independently of the facility cranes for preparations such as pre-assembly in the assembly hall. The assembly frame also provides assembly tools and jigs to support temporarily the components as well as to adjust the components in final positions.
槙原 亜紀子*; 横瀬 保*; 土屋 義久*; 宮崎 良雄*; 阿部 浩之; 新藤 浩之*; 海老原 司*; 丸 明史*; 森川 剛一*; 久保山 智司*; et al.
IEEE Transactions on Nuclear Science, 60(1), p.230 - 235, 2013/02
被引用回数：6 パーセンタイル：43.8(Engineering, Electrical & Electronic)デジタル回路において放射線耐性を飛躍的に向上させる技術として既に確立されているRadiation Hardening By Design (RHBD)技術の一つであるSOIトランジスタペアをカレントミラー回路等のアナログ回路にも拡大可能であることを検証した。具体的にはそのアナログ回路を適用したPLL回路を実際に作製し、TIARAサイクロトロン加速器を用いてイオン照射を実施した。その結果すぐれた耐放射線性を有することを確認した。
土谷 邦彦; 伊藤 正泰; 北岸 茂; 遠藤 泰一; 斎藤 隆; 塙 善雄; Dorn, C. K.*
JAEA-Conf 2012-002, p.111 - 114, 2012/12
JMTRでは、中性子反射体としてベリリウムが使用されており、S-200Fグレードのベリリウムが使用されている。JMTRのベリリウム枠は、5年に1度交換されているため、長寿命化に対応できるベリリウム枠の材質の検討が行われている。長寿命化の検討において、ベリリウムの物理的及び機械的特性が材質選定に影響される。このため、材料の純度,焼結方法,引張強度などの特性の異なった3種類の金属Be(S-200F, S-65H及びI-220H)を準備し、JRR-3やJMTRでの照射試験の実施及び準備を行うとともに、特性試験技術の開発を行っている。本発表は、長寿命化を目指した中性子反射体材料の照射試験の状況や特性試験のための開発について報告する。
柴田 晃; 木村 伸明; 谷本 政隆; 中村 仁一; 斎藤 隆; 土谷 邦彦
JAEA-Conf 2012-002, p.56 - 60, 2012/12
JMTRの再稼働に向けて、技術的価値の高い照射データの取得及び原子炉の安全管理における信頼性の向上のために新規炉内計装を開発することが必要不可欠である。本発表では、腐食電位(ECP)センサー,新型水位計及びチェレンコフ光炉内観察システムの開発について発表する。
槇原 亜紀子*; 横瀬 保*; 土屋 義久*; 谷 幸一*; 森村 忠昭*; 阿部 浩之; 新藤 浩之*; 海老原 司*; 丸 明史*; 森川 剛一*; et al.
Proceedings of 10th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-10) (Internet), p.119 - 122, 2012/12
これまでおもにディジタル回路へ使用していたSOI(Silicon On Insulator)とペアのトランジスタを配置する冗長化技術を活用したアナログ回路用の新たなRHBD(Radiation Hardening By Design)技術を提案して、PLL(Phase-Locked Loop)等のアナログ回路へ応用することで、その耐放射線の向上を検討した。この技術は、従来の三重の冗長系を組むRHBD技術に比べ、非常にシンプルであるとともに電力消費や面積増大の損失も比較的少ないという特徴を持つ。このRHBD技術を600MHz、0.15
m技術でFD(Fully Depleted)SOI基板上に作製したPLLに適用したところ、LET(Linear Energy Transfer)が68.9MeV/(mg/cm
)という高い値でも誤動作を生じないことが実証された。
武内 伴照; 柴田 晃; 永田 寛; 三浦 邦明*; 佐野 忠史*; 木村 伸明; 大塚 紀彰; 斎藤 隆; 中村 仁一; 土谷 邦彦
Proceedings of 5th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-5) (Internet), 8 Pages, 2012/10
既存軽水炉において、炉内計装システムは原子炉運転及び停止状況を把握するために必要不可欠である。しかし、福島第一原子力発電所における過酷事故時、これらのシステムは十分には機能しなかった。このため、JMTRにおける炉内計測技術及び照射実績をもとに、過酷事故の進展を未然に防ぐための原子炉計装システムの開発に着手した。対象は、発熱を利用した水位計、自己出力型線検出器、水素濃度計、及びチェレンコフ光を利用した炉内情報の可視化・定量化システムである。これらの計装機器の設計や目標仕様及び開発状況や炉外・炉内性能実証試験の概要について述べる。
木村 伸明; 今泉 友見; 竹本 紀之; 谷本 政隆; 斎藤 隆; 堀 直彦; 土谷 邦彦; Romanova, N. K.*; Gizatulin, S.*; Martyushov, A.*; et al.
JAEA-Technology 2012-012, 34 Pages, 2012/06
JAEA-Technology-2012-012.pdf:12.91MB
原子力機構照射試験炉センターでは、産業利用拡大の観点から材料試験炉(Japan Materials Testing Reactor: JMTR)を活用した中性子核変換ドーピング(Neutron Transmutation Doping: NTD)法によるシリコン半導体製造を検討している。この検討の一環として、カザフスタン共和国国立原子力センター(NNC-RK)と原子力機構との原子力科学分野における研究開発協力のための実施取決め(試験研究炉に関する原子力技術)における特定協力課題のうち、シリコン半導体製造に関する技術(STC No.II-4)のもとで、NNC-RKの核物理研究所(INP)にあるWWR-K炉を用いて、高品位シリコン半導体製造のためのシリコン試料の照射試験を行う。本照射試験の実施に先立ち、シリコン試料の照射試験に必要となるシリコン回転装置を原子力機構で製作し、照射試料とともにINP-NNC-RKに輸送した。本報告書は、シリコン回転装置の設計,製作,性能試験及び輸送手続きについてまとめたものである。
長谷川 満*; 堀井 弘幸*; 野元 一宏*; 今井 良夫*; 村井 隆*; 湊 恒明*; 久野 和雄*; 土屋 勝彦; 村上 陽之; 木津 要; et al.
Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.571 - 574, 2012/05
JT-60SA装置の超伝導コイルには、18個のトロイダル磁場(TF)コイルと、4つのモジュールから構成される中心ソレノイド(CS)、そして6つの円形であり、さまざまな直径(4.5ないし11m)を持つプラズマ平衡磁場(EF)コイルがあり、日欧協力して製造が進めており、これらのうちCSとEFコイルは日本が担当となっている。このEFコイルのうち、TFコイルの下側に設置されるEF4,5,6の3つのコイルは、TFコイル完成前にJT-60SA本体が設置される箇所に配置されている必要があるため、特に製造が急がれる。2011年より、超伝導コイルの一号機として、EF4コイルの巻線製造が開始された。そして2012年4月、巻線が完成し日本原子力研究開発機構那珂研究所に納入した。最終的に、本コイルの電流中心のトレランスは、要求設計スペックの約十分の一に押さえ込むことが確認できた。本講演では、巻線製造に使用された各機器類の諸元及び工程について述べるとともに、トレランスの評価結果について報告する。
北岸 茂; 斎藤 隆; 菊地 泰二; 遠藤 泰一; 土谷 邦彦
日本機械学会論文集,A, 78(788), p.564 - 570, 2012/04
材料試験炉(JMTR)で実施する燃料照射試験のための照射キャプセルの技術開発の一環として、摩擦圧接法によるジルカロイ-2(Zry-2)/SUS316L継手の製作性試験を行い、接合条件を決定するとともに、接合界面の特性評価及び継手性能を評価した。まず、摩擦時間を変更した継手の機械的特性の影響を明らかにした。次に、その接合条件で製作した継手について、断面マクロ観察,元素分析及び硬さ分布測定を行い、継手の接合界面部の熱影響及び元素分布を明らかにした。また、高温引張試験,ヘリウム漏れ試験及び水圧バースト試験を行い、燃料照射試験で使用する条件における継手の健全性を明らかにした。
柴田 晃; 北岸 茂; 木村 伸明; 斎藤 隆; 中村 仁一; 近江 正男; 出雲 寛互; 土谷 邦彦
JAEA-Conf 2011-003, p.185 - 188, 2012/03
JMTR再稼働における照射技術開発の一環として、燃材料の照射試験において高精度なデータを得るため、腐食電位(ECP)センサー及び差動トランス(LVDT)式ガス圧計の開発を行っている。ECPセンサは高温高圧水条件にて構造材料の腐食電位を決定するためのセンサーであり、LVDT式ガス圧計は中性子照射下における燃料要素のガス圧を測定するためのセンサーである。本開発ではECPセンサーにおいては、センサーのセラミック及び金属の接合部について応力集中を避けるため形状の最適化を行った。一方、LVDT式ガス圧計においては、高温高圧かつ高照射下環境にて、高精度かつ安定した測定を行うためにLVDTのコイル材をMIケーブルと変更する改良を行った。この結果、ECPセンサーにおいては炉外試験において、接合材の破損なく安定した出力を得ることができるとともに、LVDT式ガス圧計についてはMIケーブルに変更しても、安定かつフルスケールで1.8%という正確さを示した。
三浦 邦明*; 柴田 晃; 中村 仁一; 小笠原 俊彦*; 斎藤 隆; 土谷 邦彦
JAEA-Conf 2011-003, p.193 - 195, 2012/03
福島第一原子力発電所事故において、使用済み燃料プールの水位を容易に測定することができなかったことは、事故を深刻化させた要因の一つである。一般的に、原子炉の炉内水位計には差圧式水位計が用いられているが、スリーマイル事故以降、異なる作動方式の水位計の必要性が指摘されていた。これを受け、BICOTHタイプ及びTRICOTHタイプの差動熱電対を利用した水位計は開発されたが、形状や必要電力の問題から一般の原子炉では採用されなかった。本研究では、熱電対とヒーターを用いた新型水位計を開発し、その性能試験結果により、正確に水位を測定可能であることを明らかにした。
