An Experimental setup for creating and imaging He excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-He absorption reaction

Sonnenschein, V.*; 辻 義之*; 國立 將真*; 久保 渉*; 鈴木 颯*; 富田 英生*; 鬼柳 善明*; 井口 哲夫*; 松下 琢*; 和田 信雄*; et al.

Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033318_1 - 033318_12, 2020/03

https://doi.org/10.1063/1.5130919

For the purpose of future visualization of the flow field in superfluid helium-4, clusters of the triplet state excimer He are generated along the micro-scale recoil tracks of the neutron-absorption reaction n + He T + p. This reaction is induced by neutron irradiation of the He fraction contained in natural isotopic abundance liquid helium with neutron beams either from the Japan Proton Accelerator Research Complex, Materials and Life Science Experimental Facility (J-PARC)/Materials and Life Science Experimental Facility or from the Kyoto University Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science. These He clusters are expected to be ideal tracers of the normal-fluid component in superfluid helium with several advantageous properties. Evidence of the excimer generation is inferred by detection of laser induced fluorescence emitted from the He clusters excited by a purpose-built short pulse gain-switched titanium:sapphire (Ti:sa) laser operating at a wavelength of 905 nm. The setup and performance characteristics of the laser system including the Ti:sa and two continuous wave re-pumping lasers are described. Detection at the fluorescence wavelength of 640 nm is performed by using optical bandpass filtered photomultiplier tubes (PMT). Electrical noise in the PMT acquisition traces could successfully be suppressed by post-processing with a simple algorithm. Despite other laser-related backgrounds, the excimer was clearly identified by its fluorescence decay characteristics. Production of the excimer was found to be proportional to the neutron flux, adjusted via insertion of different collimators into the neutron beam. These observations suggest that the apparatus we constructed does function in the expected manner and, therefore, has the potential for groundbreaking turbulence research with superfluid helium.

Generation of He clusters via neutron-He absorption reaction toward visualization of full velocity field in quantum turbulence

松下 琢*; Sonnenschein, V.*; Guo, W.*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 広田 克也*; 井口 哲夫*; 伊藤 大介*; 北口 雅暁*; 鬼柳 善明*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 196(1-2), p.275 - 282, 2019/07

https://doi.org/10.1007/s10909-018-02112-3

For flow visualization study of quantum turbulence in superfluid He, He excimers are unique tracers which follow only normal-fluid component flow above 1 K. To generate detectable small He clouds (clusters) required for full-space velocity field measurements, we have adopted a new method based on neutron absorption reaction of He impurities in He and conducted proof-of-principle experiments. Generation of the He excimers was detected by laser-induced fluorescence using photomultiplier tubes. The fluorescence was observed to increase proportionally to the neutron flux, suggesting that a sufficient amount of He excimers were generated by neutrons. We also estimated the number of He excimers possibly generated by -rays and found that the relevant contribution was less than 40%. Thus, the majority of the He excimers was confirmed to be generated via n-He absorption reactions.

Present status of Japanese tasks for lithium target facility under IFMIF/EVEDA

中村 和幸; 古川 智弘; 平川 康; 金村 卓治; 近藤 浩夫; 井田 瑞穂; 新妻 重人; 大高 雅彦; 渡辺 一慶; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(9-11), p.2491 - 2494, 2011/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2011.04.033

IFMIF/EVEDAリチウムターゲット系は、5つの実証タスク(LF1-5)と1つの設計タスク(LF6)から構成されている。LF1の目的は、EVEDA液体リチウム試験ループを建設し運転することであり、日本が主たる責任を負っている。LF2は、EVEDA液体リチウム試験ループとIFMIF実機の設計に対する計測系の開発を行うものであり、現在、基礎研究が終了し、試験ループ用装置の設計を実施している。LF4は、リチウム中に含まれる窒素及び水素の除去技術を開発するものであり、LF2同様、現在、基礎研究が終了し、試験ループ用装置の設計を実施している。LF5は、ターゲットアッセンブリーの遠隔操作技術を開発するものであり、原子力機構は、フランジのリップ部分をレーザーによって切断,溶接を行うアイデアの実証を目指している。切断,溶接実験は2011年の実施予定である。LF6は、LF1-5の実証試験結果をもとにIFMIF実機の設計を行うものである。

DPC-TJ用超電導導体の製作

青木 伸夫*; 大垣 俊久*; 野口 一朗*; 向 博志*; 嶋田 守*; 浜島 高太郎*; 中山 茂雄*; 藤岡 勉*; 高橋 良和; 安藤 俊就; et al.

低温工学, 27(3), p.221 - 225, 1992/00

https://doi.org/10.2221/jcsj.27.221

核融合炉用大型高性能超電導コイル開発の一環として、特に大電流大型高磁界コイルの高電流密度化を目指し、DPC-TJコイルが製作され、試験・評価された。本論文では、DPC-TJコイルに用いられた高性能超電導導体の製作について述べる。本導体はケーブル・イン・コンジット方式強制冷凍型導体であり、12T-24kAの定格性能を有するコイルに巻かれた導体としては世界最大電流容量の導体である。本導体を製作するにあたり、チューブ法(NbTi)Sn超電導線を採用することによって600A/mm-12Tという高い臨界電流密度性能を得たとともに、ロール・フォーミング方式によるケーブル・イン・コンジット導体の連続製造ラインを整備し、DPC-TJコイル用高性能導体を製作することができた。

Behavior of light impurity in beam-heated JT-60 plasmas with graphite walls

久保 博孝; 杉江 達夫; 西野 信博*; 逆井 章; 小出 芳彦; 赤岡 信雄*; 西谷 健夫; 伊丹 潔; 河野 康則; 永島 圭介; et al.

IAEA-TECDOC-536, p.139 - 144, 1990/00

JT-60では、第一壁の炭素化の後、中性粒子加熱中に酸素のスペクトル線強度が減少し、炭素の強度が増加する現象が見られる。この現象は、中性粒子加熱のパワーが13MW以上の放電において、リミター配位でもダイバータ-配位でも観測される。この現象の間、実効電荷数がほぼ一定のまま、プラズマ中での酸素の量が減少し、炭素の量が増加していると考えられる。本講演では、この現象とダイバータ一部での不純物スペクトル及びダイバータ-板の温度との関係、この現象が起きる電子密度のしきい値について報告する。

再処理工程における標準分析方法(II)工程分析編

辻 信雄*; 宮原 顕治; 和地 勇*; 近藤 勲*; 池田 久*; 入之内 重徳*; 広木 俊男*; 佐藤 富雄*

PNC TN852 79-08, 268 Pages, 1979/03

PNC-TN852-79-08.pdf:5.46MB

再処理工場における各種工程に関する日常分析方法についてマニュアル化したものである。本編は,特に工程分析関係の分析方法について編集したもので,再処理工程試料中のウラン,プルトニウム,全アルファ,全ベータ,全ガンマ,遊離酸,全酸,炭酸,水酸基,ヒドラジン,亜硝酸,およびTBPの分析操作手順について記述した。

陰イオン交換分離-モリブデン青吸光光度法によるジルコニウム・ニオブ合金中の硅素の定量

堤 健一*; 鈴木 猛*; 辻 信雄*

PNC TN841 73-23, 9 Pages, 1973/07

PNC-TN841-73-23.pdf:0.29MB

主として2.5%Nb-Zr合金上の10100ppmのけい素の吸光光度定量法を検討して確立した。合金試料をフッ化水素酸と硝酸で溶解する。ニオブは発色特に加水分解して妨害するので,その分解法として陰イオン交換法をトレーサ手法も取り入れて検討し,満足できる方法をみい出した。ニオブを吸着分離した流出液にモリブデン酸アンモニウム溶液を加えてけいモリブデン酸錯塩を生成させ,波長820mmでの吸光度を測定してけい素を定量する。

ジルコニウム合金の分析(1) 2.5%Nb-Zr合金の標準試料の製作と迅速機器分析の検討

堤 健一*; 大内 義房; 鈴木 猛*; 岡本 正文*; 辻 信雄*; 和地 勇*; 池田 久*

PNC TN841 73-16, 27 Pages, 1973/05

PNC-TN841-73-16.pdf:0.78MB

新型転換炉の被覆管,圧力管,カランドリヤ管などに用いられる炉材料として重要な2.5%Nb-Zr合金の機器による迅速分析法を確立するために,迅速機器分析に必要な標準試料を製作して分析法の検討を行った。得られた要点は次のとおりである。(1)製作計画に基づいて,Al,Cr,Cu,Fe,Ni,Mn,Hf,Sn,Tiの9元素の濃度に変化をもたせた機器分析用の2.5%Nb-Zr合金の標準試料を調製した。(2)3社分析技術研究会の共同分析によって分析法を検討し,標準試料の表示値を決定した。(3)表示値が決定された標準試料を用いて,発光分光分析および螢光X線分析の迅速機器分析を検討し,満足すべき結果を得た。

ジルコニウム合金の標準分析法

佐藤 均*; 辻 信雄*; 和地 勇*; 大内 義房; 鈴木 猛*; 落合 健一*; 平野 浩*; 池田 久*

PNC TN841 72-21, 138 Pages, 1972/07

PNC-TN841-72-21.pdf:3.33MB

ジルカロイをはじめとするジルカロイ合金はその化学的,機械的,核的性質がすぐれていることにより,原子炉用材料として広く活用されてきている。これらのジルカロイ合金の受入分析,材料分析,試験開発研究のために標準分析法を確立する必要がある。先に日本原子力研究所よりJAERI-4050「ジルコニウムおよびジルコニウム合金の分析」が報告された。しかしこの報文中にはニオブを含むジルコニウム合金,オゼナイト,25%ニオブ合金の分析法は含まれていない。本報は,ニオブを含むジルコニウム合金中の各種不純物の分析方法について検討し,分析方法を確立することを目的とした結果得られた成果についての報告である。これを標準分析法として1冊にまとめた。

陰イオン交換分離-スルホサリチル酸吸光光度法によるジルコニウム-ニオブ合金中のチタンの定量

佐藤 均*; 辻 信雄*; 和地 勇*; 酒井 文明

PNC TN841 72-12, 13 Pages, 1972/06

PNC-TN841-72-12.pdf:0.47MB

新型転換炉の被覆管,圧力管,カランドリア管などに各種ジルコニウム合金が用いられている。ジルコニウム・ニオブ(2.5%)合金は圧力管材として用いられ,本合金の受入検査および試験計画に伴う分析成分の一つとしてチタンは欠くことのできない元素である。ところが,本合金成分のニオブの著しい加水分解性質のため,他の合金で用いられているチタン定量法を本合金に適用することはできない。そこでわれわれはニオブの妨害を陰イオン交換樹脂を用いて除去した後,チタンを吸光光度法により定量する方法を確立した。本法で確立したニオブの妨害除去法は,本合金の他の成分分析にも広く活用できる可能性も明らかになった。

インドフェノール光度法によるジルコニウム合金中の微量窒素の定量

西谷 隆夫*; 辻 信雄*; 大内 義房; 和田 幸男

PNC TN841 71-05, 11 Pages, 1971/03

PNC-TN841-71-05.pdf:0.24MB

ジルコニウム合金中のこん跡窒素を定量するため,試料を溶解後,クエン酸ナトリウムを加えてジルコニウム,スズなどをマスキングしたのち,直接アルカリ性フェノール試薬,次亜塩素酸ナトリウムを添加し,増感剤としてニトロプルシドナトリウムを加えて発色させ,波長635mミューで吸光度を測定し窒素を定量する方法について検討し,その分析方法を確立した。この方法は水蒸気蒸留による分離操作を省略でき,分析時間を短縮できる。またネスラ法,チモール法などに比較して低濃度の窒素を定量できる。