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山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：6 パーセンタイル：84.97(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
ISIJ International, 62(5), p.1013 - 1022, 2022/05
被引用回数：2 パーセンタイル：32.54(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metal plates as a bulk average. Precise neutron diffraction measurements with a high intensity neutron beam have already been carried out at large-scale neutron facilities. However, it is not easy to provide users with enough experimental opportunities. We are working on upgrading the neutron diffractometer with techniques of time-of-flight to enable stress measurements at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). To improve neutron diffraction resolution, delayed neutrons, which expand neutron beam pulse width, should be suppressed. However, it is difficult to separate the delayed neutrons experimentally. In this study, a new analysis method has been proposed to deconvolute the diffraction peak from the delayed neutron component. Moreover, a new collimator system, called decoupled collimator system, has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using a model function of a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.7
10
, this means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa at RANS.
岡部 晃大; 山本 風海; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 山本 昌亘; 吉本 政弘; 竹田 修*; 堀野 光喜*; 植野 智晶*; 柳橋 亨*; et al.
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.853 - 857, 2017/12
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)には、ビーム損失を局所化し、機器の放射化を抑制するためにビームコリメータが設置されている。RCSにて加速中に広がったビームハローは、すべてコリメータ散乱体によって散乱され、吸収体部にて回収される。2016年4月のコリメータ保守作業時に吸収体部の1つで大規模な真空漏れが発生したため、代替の真空ダクトを設置することで応急的な対処を行い、ビーム利用運転を継続した。取り外したコリメータの故障原因を特定するためには、遮蔽体を解体し、駆動部分をあらわにする必要がある。しかし、故障したコリメータ吸収体部は機能上非常に高く放射化しており、ビームが直接当たる真空ダクト内コリメータ本体では40mSv/hという非常に高い表面線量が測定された。したがって、作業員の被ばく線量管理、及び被ばく線量の低減措置をしながら解体作業を行い、故障したコリメータ吸収体の真空リーク箇所の特定に成功した。本発表では、今回の一連の作業及び、コリメータの故障原因について報告する。
松山 嗣史*; 鈴木 龍彦*; 右田 豊紀恵; 石井 康太*; 上野 智史*
保健物理, 52(3), p.226 - 230, 2017/09
日本保健物理学会若手研究会と学友会は、それぞれ定期的に勉強会や研究発表会を開催している。本印象記では、2016年12月9日(金), 10日(土)に開催された若手研究会の第23回若手勉強会、及び福島第一原子力発電所の視察、及び第10回学友会学生発表会についての開催概要、及び議論の内容を報告する。
関 晃太郎; 佐々木 誉幸*; 秋元 友寿*; 徳永 貴仁; 田中 究; 原賀 智子; 上野 隆; 石森 健一郎; 星 亜紀子; 亀尾 裕
JAEA-Technology 2016-013, 37 Pages, 2016/07
JAEA-Technology-2016-013.pdf:2.09MB
研究施設等廃棄物を対象に構築した簡易・迅速分析法にもとづき、福島第一原子力発電所構内で採取された瓦礫や植物などに適用可能な分析フローを作成し、その適用性について検討した。検討の結果、分析対象核種を高い回収率で、
Srや
Csなどの核分裂生成物の影響を受けることなく、放射能濃度を定量が可能であることが確認できた。
全体解説、必須科目及び選択科目の設問と解説高橋 直樹; 芳中 一行; 原田 晃男; 山中 淳至; 上野 隆; 栗原 良一; 鈴木 惣十; 高松 操; 前田 茂貴; 井関 淳; et al.
日本原子力学会ホームページ(インターネット), 64 Pages, 2016/00
本資料は、平成28年度技術士試験(原子力・放射線部門)の受験を志す者への学習支援を目的とし、平成27年度技術士試験(原子力・放射線部門)の出題傾向分析や学習方法等についての全体解説、必須科目の解答と解説及び選択科目の模範解答や解答作成にあたってのポイント解説を行うものである。なお、本資料は技術士制度の普及と技術士育成を目的とした日本原子力学会から日本技術士会(原子力・放射線部会)への依頼に基づき、原子力機構所属の技術士及び社内外の各分野における専門家により作成を行ったものである。
高柳 智弘; 植野 智晶*; 堀野 光喜; 飛田 教光; 林 直樹; 金正 倫計; 入江 吉郎*; 岡部 晃大; 谷 教夫; 内藤 伸吾*; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1169 - 1174, 2015/09
J-PARC 3GeV RCSのビーム入射システムにおける水平シフトバンプ電磁石用の新しい電源を開発し製作した。新しい電源は、LINACの入射ビームエネルギーが181MeVから400MeVへとアップグレードをするのに合わせ、現在の2倍以上の電源容量が必要になる。さらに、電磁石のセラミックダクトを覆うRFシールドのループコイルのインダクタンスと励磁場の共振によるビームロスを防ぐために、電流リップルノイズの低減が要求される。そこで、新しい電源の主回路方式に、これまでのIGBTの半導体スイッチを利用したチョッパ方式から、コンデンサの充放電を利用した転流方式を新たに採用することにした。コンデンサ転流方式は、台形波形(バンプ波形)を出力する際に常時スイッチングを行うチョッパ方式と異なり、原理的にはバンプ波形の分岐点での3回のスイッチ操作で形成が可能である。出力試験の結果、スイッチングに起因するリプル電流の発生が大幅に低減されたことを確認した。さらに、バンプ電磁石に起因するビームロスが低減し、RCSの所期性能である1MW相当のビーム加速に成功した。本論文では、転流方式を採用した新シフトバンプ電源の特性について述べる。
高柳 智弘; 林 直樹; 植野 智晶*; 堀野 光喜; 岡部 晃大; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2908 - 2910, 2015/06
J-PARC 3GeV RCSのビーム入射システムにおけるシフトバンプ電磁石用の新しい電源を開発し製作した。新しい電源は、LINACの入射ビームエネルギーが181MeVから400MeVへとアップグレードをするのに合わせ、現在の2倍以上の電源容量が必要になる。さらに、電磁石のセラミックダクトを覆うRFシールドのループコイルのインダクタンスと励磁場の共振によるビームロスを防ぐために、電流リップルノイズの低減が要求される。そこで、新しい電源の主回路方式に、これまでのIGBTの半導体スイッチを利用したチョッパ方式から、コンデンサの充放電を利用した転流方式を新たに採用することにした。コンデンサ転流方式は、台形波形(バンプ波形)を出力する際に、常時スイッチングを行うチョッパ方式と異なり、原理的にはバンプ波形の分岐点での3回のスイッチ操作で形成が可能である。出力試験の結果、スイッチングに起因するリプル電流の発生が大幅に低減されたことを確認した。さらに、バンプ電磁石に起因するビームロスが低減し、RCSの所期性能である1MW相当のビーム加速に成功した。本論文では、転流方式を採用した新シフトバンプ電源の特性について述べる。
高柳 智弘; 植野 智晶; 堀野 光喜; 林 直樹; 金正 倫計; 岡部 晃大; 入江 吉郎*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1139 - 1142, 2014/10
J-PARCの3-GeV RCSでは、アップグレードしたLINACからの400-MeV加速ビームをRCSに入射するため、電源容量を倍増した新水平シフトバンプ電源を開発し製作した。新水平シフトバンプ電源は、主回路に大容量電解コンデンサーを使用し、IGBTスイッチの切り替え操作による充放電によって台形型の出力電流波形(バンプ波形)を形成する転流方式を採用した。新水平シフトバンプ電源は、J-PARC RCSで2014年1月に試験運転を開始した。しかし、バンプ波形のフラットトップ部分を形成するFTユニット用充電器のダイオードに故障が頻発したため、2014年2月からのユーザー利用運転では、FTユニットを使用せず運用を開始した。FTユニットを使用しない場合、バンプ波形のフラットトップ部分は右肩下がりになるため、水平ペイントバンプ電磁石と可変偏向電磁石を使用して、RCSへの入射と周回ビームの軌道を固定するように補正した。本報告では、新シフトバンプ電源の特性、FTユニット充電器の故障内容及びユーザー利用運転対応への現状を報告する。
JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.
JAERI 1027, 57 Pages, 1962/09
1961年3月に行われたJRR-2の第1次出力上昇試験全般にわたって記してある。まず第1章に出力上昇の問題となった第1次燃料について、燃料要素の仕様・検査及び問題点と安全性についての検討をした結果を述べてある。この検討に従い、万一燃料被覆破損が生じた場合、でき得る限り早期に発見し、処置を容易にするために破損燃料検出装置を追加設置した。この破損燃料検出装置の検出の方法,装置の内容について第2章に記してある。最後に第3章に実施した第1次出力上昇試験の経過について述べてある。
神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; 柚原 俊一; et al.
JAERI 1023, 120 Pages, 1962/09
JRR-2原子炉は、1956年11月米国AMF社と契約を結び、1958年4月より建設工事に着手した。建設工事期間には、ほかの報告に見られるように、種々の問題があり、据付組立が完了したのは1959年12月末であった。その後引続き、制御系,冷却系の機能試験が行われた。これはそれらの試験の報告である。
JRR-2管理課; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 萩野谷 欣一; 小早川 透; 八巻 治恵; 横田 光雄; 堀木 欧一郎; et al.
JAERI 1024, 79 Pages, 1962/08
この報告は、JRR-2が臨海になる前に行った重水ヘリウム系の乾燥及び重水注入と、臨海後1960年11月の3000kWへの第2次出力上昇に至るまでに実施した重水の分析とイオン交換樹脂の重水化,ヘリウムの純化及び二次冷却水の処理について、その問題点とこれを解決するためにとった方法及び実施の経験を、5編にまとめたものである。JRR-2は重水減速冷却型であって、重水は入手が容易でなく、その稀釈あるいは消耗は炉の運転上重大な問題となる恐れがあるので、その炉への注入は臨界前に重水ヘリウム系を十分に乾燥した後慎重に行った。臨界後は重水濃度,pH,不純物,放射性核種等運転上重要なものについて測定を行い、また、精製系のイオン交換樹脂は軽水を重水と置換して取り付けた。ヘリウム系は1960年2月出力上昇に先立って空気とヘリウムを置換し、その後は活性炭吸収装置を内蔵する純化装置により純化を行っている。二次冷却水については腐食による障害を監視しながら処理を実施してきた。以上のような作業を行うことにより、水ガス系にはほとんど問題なく、炉は安全に運転することができた。
JRR-2臨界実験グループ; 神原 豊三; 荘田 勝彦; 平田 穣; 庄司 務; 小早川 透; 両角 実; 上林 有一郎; 蔀 肇; 小金澤 卓; et al.
JAERI 1025, 62 Pages, 1962/03
第2号研究用原子炉JRR-2は、20%濃縮ウランのMTR型燃料を用いた重水減速・冷却の熱中性子研究炉である。この炉の最大熱出力は10MW,平均熱中性子束密度は110
n/cm
secである。この論文は昭和35年10月1日、臨界に到達し、翌36年1月末まで実施した各種の特性試験についての報告書である。内容はJRR-2の臨界試験,制御棒の校正,重水上部反射体効果,燃料要素の反応度効果,温度係数等の特性試験,熱中性子束分布の測定と出力の校正について述べてある。これらの実験は、JRR-2管理課並びに技術研究室より特別に編成されたJRR-2臨界実験グループによって実施されたものである。
伊藤 光雄; 深谷 洋行; 上野 隆; 宮田 精一; 薗田 暁; 宇佐美 秀彦; 坂爪 克則; 黒澤 達也; 川崎 泰; 伊奈川 潤; et al.
no journal, ,
本試験の対象核種に関して、微少量の使用済燃料溶解試料を用いて、短時間で測定できる分析技術を確立するため、測定法として高感度な高分解能誘導結合プラズマ質量分析計(HR-ICP-MS)を、また、測定に先立つ核分裂生成核種の分離法として迅速な抽出クロマトグラフ法を採用し、核分裂生成核種組成分析への適用性について検討した。
高柳 智弘; 林 直樹; 金正 倫計; 植野 智晶*; 堀野 光喜; 岡部 晃大; 入江 吉郎*
no journal, ,
J-PARC 3GeV RCS用の新しい入射シフトバンプ電源を開発し製作した。電源は、コンデンサ転流方式を採用し、IGBTの切り換えスイッチにより、ピーク電流32kAの台形波形を出力することができる。しかしながら、運転試験中に、フラットトップユニットに搭載したコンデンサーを充電するDC充電器のダイオードが故障する事象が発生した。調査の結果、その原因は、DC充電器の電流フィードバックの遅れが原因となり、ダイオードに過電圧が印加されて破壊されることがわかった。シフトバンプ電源の特性とトラブルシューティングについて報告する。
H分析迅速化の検討,1; トリチウムカラムの適用性確認佐々木 誉幸*; 秋元 友寿*; 関 晃太郎; 永野 美里*; 石森 健一郎; 上野 隆; 亀尾 裕
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)では、汚染水の漏洩検知や環境モニタリング等の目的で、地下水、海水等の多数の試料を対象にトリチウム分析を実施している。トリチウム分析は、常圧蒸留法で精製し、液体シンチレーションカウンタで測定しているが、蒸留装置を設置できるエリアが限られていることなどから、分析できる検体数が限られている。トリチウムの迅速分析として、トリチウムカラム(Eichrom Technologies社製)と、液体シンチレーションカウンタを組み合わせた方法を、地下水を想定した模擬試料を用いて検討を行い、1Fにおけるトリチウム分析への適用性確認を実施した。
加藤 新一; 原田 寛之; 發知 英明; Saha, P. K.; 岡部 晃大; 高柳 智弘; 堀野 光喜; 植野 智晶; 飛田 教光*; 金正 倫計
no journal, ,
大強度陽子加速器であるJ-PARC 3GeVシンクロトロンでは、負水素イオンを用いた荷電変換多重入射を行っている。この際、ビームロスの原因となる空間電荷力の緩和や、周回ビームの荷電変換膜による散乱の影響の低減のために、横方向の位相空間上の任意の範囲に荷電変換多重入射された入射ビームを配置するペインティング入射システムが必須となる。この入射システムは、水平方向に対して4台、垂直方向に対して2台の電磁石によって、入射中にビーム軌道を変動させる必要があり、電磁石出力調整に時間がかかり、精度も良くないことがビーム調整を行う上での課題であった。そこで、ビーム調整時間短縮と精度向上を目的として、電流出力調整アプリケーションの開発と、それを用いたペインティング入射調整手法の実証を行った。電流出力調整アプリケーションは、調整で用いるフィードフォワード信号に対する電磁石電源の電流出力応答特性の試験結果を元に作成した。その結果、設計値の2倍以上となる
100Aの精度で電流出力調整が可能となり、調整時間も3分の1に削減された。また、実際のペインティング入射調整では、閉軌道歪みの測定値と加速器モデルを組み合わせることで電磁石の蹴り角を算出した。この結果から、磁場の早い時間変動に起因する出力電流値と出力磁場値との差異を明らかにし、出力電流値ではなく蹴り角を元に電流出力調整を行う手法を考案した。この結果、意図したペインティング入射が達成できた。以上より、ペインティング入射の高精度調整手法が確立できた。
高村 正人*; 岩本 ちひろ*; 徐 平光; 上野 孝太*; 栗原 諒*; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*
no journal, ,
Plastic forming processes of metallic sheets, 
, forging, rolling, bending, pressing, drawing, and extruding, are important manufacturing methods to produce complex mechanical parts. Numerical simulation using the finite element method based on the crystal plasticity theory has been thought valuable to improve the forming accuracy and reduce the forming defects, especially for high strength automotive metallic sheets. For the realization of reliable numerical modelling and the development of strength-formability well-balanced novel metallic sheets, the bulk average microstructure information closely related to the mechanical characteristics is highly expected to be on-site available, or at least may be measured in time through neutron diffraction. Towards these on-site neutron diffraction measurement requirements from forming process designers and materials researchers, RIKEN has developed an accelerator-driven compact neutron source (RANS) and realized the texture and phase fraction measurement at a good precision level. Recently, a novel residual measurement technique using RANS is being carried out.
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 栗原 諒*; 徐 平光; 鈴木 裕士; 大竹 淑恵*
no journal, ,
理化学研究所小型中性子源RANSでは、これまでに飛行時間法による中性子回折測定の開発を行っており、集合組織や体積率の測定を成功させてきた。さらに、残留応力測定への高度化として回折線分解能を向上するために、大型施設で利用されている非結合型中性子減速材の導入によって、結合型中性子減速材の場合と比較してBCC鉄粉の211結晶面からの回折線分解能が若干改善された。本研究では、回折線強度を増やし、かつバックグラウンドを低減するためのビームライン開発を行った。まず、空間的・時間的に広がった中性子ビームがサンプルへ照射されることを防ぐため、また広がった中性子ビームが実験室内床面などから散乱されることで発生するバックグランドを抑えるため、減速材から中性子取り出し口までの開口部内壁に、熱中性子遮蔽材であるB
Cゴムシートを貼りつけた。さらに、サンプルへのビーム強度を増加させるため、これまで中性子取り出し口からサンプルまでの間に設置していた長さ3m、開口5050mmのポリエチレンコリメータを外し、長さ3m、開口250250mmのボロン含有ポリエチレン(BPE)導管を設置した。この導管の下流側開口部には、上流からのビーム由来のバックグラウンドを低減するために、BPE導管の最下流に開口50mm角、厚さ15mmのBCゴムシートで作成したコリメータを設置した。この改善後のセットアップを用いてBCC鉄粉回折線を測定し、改善前のセットアップ時における回折線分布と比較した。200結晶面以外の回折線ピークにおいて、セットアップ改善後の回折線強度が増加し、また回折線ピークの形状も鋭い形状をしている結果が得られている。この改善により、RANSにおける残留応力測定のS/N向上及び測定時間短縮化が可能となることが示された。
徐 平光; 岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 大竹 淑恵*; 栗原 諒*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 山本 和喜; Harjo, S.; 菖蒲 敬久
no journal, ,
Neutron diffraction can collect sample-volume averaged diffraction patterns due to the excellent penetrability and the coarse beam spot, valuable for investigating bulk microstructure changes of polycrystalline materials. In recent years, several neutron instruments in Japan have been employed for precise bulk texture evaluation. The engineering materials diffractometer attached with large sample stage and precise radial collimators at J-PARC has realized a reliably combined Rietveld texture evaluation, simultaneously providing crystallographic textures and other profile-analysis-related material parameters such as crystal structures, stress tensors. The RANS compact neutron source has enabled reliable bulk texture evaluation of steel materials through reasonably using a high stereographic angle resolution and a large sample-gauge volume. As a feed-back from the texture measurement technique based on RANS compact neutron source, recently, weak diffraction patterns step-by-step collected in very short time from RESA neutron diffractometer at JRR-3 have been utilized to realize the precise texture evaluation of various polycrystalline materials, , a standard rock material, and different steel materials.
岩本 ちひろ*; 高村 正人*; 上野 孝太*; 片岡 美波*; 栗原 諒*; 徐 平光; 大竹 淑恵*
no journal, ,
Neutron diffraction is a powerful non-destructive method for evaluating the microscopic structure and internal stress of metallic materials and related semi-finished parts as a bulk average. To implement on-site stress measurements via the neutron diffraction at laboratories and factories frequently and even daily, we are establishing and upgrading the novel measurement and analysis methodology of time-of-flight neutron diffraction at RIKEN accelerator-driven compact neutron source (RANS). In this study, we have proposed two methods to improve the determination resolution of the diffraction peak position by focusing on delayed neutrons due to background scattering from devices such as reflector surrounding the neutron moderator and the polyethylene collimator. First, an analysis method has been proposed to deconvolute original diffraction peak from the delayed neutron component by defining a new model function to well describe the profile shape of delayed neutron diffraction. Second, a new decoupled collimator system has been developed to reduce the number of delayed neutrons. The diffraction patterns from a powder sample of pure body-centered cubic iron were measured with the decoupled collimator and the diffraction peak of {211} reflection was analyzed by the new analysis method using the neutron diffraction profile model function, 
, a single exponential decay function convoluted with a Gaussian function. By this method, the decoupled collimator system has been confirmed to achieve a smaller measurement limit of lattice strain 
than a small-aperture polyethylene collimator system and a non-collimator system. The currently available was 6.710, which means that the internal stress up to 130 MPa can be well evaluated at RANS for steel materials with a Young's modulus of 200 GPa.
