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報告書

瑞浪超深地層研究所,研究坑道におけるラドン濃度測定データ集

青木 克憲; 山中 浩揮*; 渡辺 和彦*; 杉原 弘造

JAEA-Data/Code 2020-018, 45 Pages, 2021/02

JAEA-Data-Code-2020-018.pdf:4.54MB
JAEA-Data-Code-2020-018-appendix(DVD-ROM).zip:6.8MB

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、深地層の科学的研究(地層科学研究)の一環として、結晶質岩(花崗岩)を対象とした超深地層研究所計画を行っており、瑞浪超深地層研究所(以下、研究所)の研究坑道を深度500mレベルまで展開している。花崗岩には一般的に微量のウランが含まれており、花崗岩地域の坑道内では、通気の状態により坑道内の空気中のラドン濃度が高くなる可能性がある。このため、研究所では研究坑道の掘削や通気方法の変更等に合わせて、適宜、ラドン濃度測定を実施してきた。この測定データは花崗岩地域の地下空間におけるラドン濃度の実測値として貴重なデータと言える。このため、平成22年度から令和元年度までの測定結果を、ラドン濃度に影響を与える坑内通気や気温の情報とともにデータ集として取りまとめ、合わせて実測値に基づいて平衡係数の検討を行った。その結果、坑内のラドン濃度は、季節による坑内と外気との温度差で発生する自然通気の影響を受け夏季は高く冬季は低くなること、また、通気開始時におけるラドンの平衡係数の一時的な上昇は、坑内の粉塵の巻き上げ等によるエアロゾルの増加が原因と考えられる等の知見が得られた。

論文

瑞浪超深地層研究所における地下500mまでを対象とした地震動観測結果とその分析

松井 裕哉; 渡辺 和彦*; 見掛 信一郎; 新美 勝之*; 小林 伸司*; 戸栗 智仁*

第47回岩盤力学に関するシンポジウム講演集(インターネット), p.293 - 298, 2020/01

日本原子力研究開発機構は、地震による地下深部構造物への影響に着目し、瑞浪超深地層研究所の換気立坑を利用して、地表, 深度100m, 深度300m、および深度500m地点に地震観測システムを設置し、同一地震における深度方向の地震動変化を十数年間観測した。その結果、震源位置やマグニチュードの異なる十数個の地震に対する地上から地下500mまでの間の地震動観測記録を取得し、釜石鉱山での観測などの既往の研究と同様の深度方向の地震動変化に関する知見を得た。また、得られた地震動の波形データなどを用い、地震動のフーリエ振幅と位相差の深度分布を分析した所、直下型地震では理論値に近い結果になる一方、遠方の地震では理論値との乖離があることなどを確認した。

論文

Progress of criticality control study on fuel debris by Japan Atomic Energy Agency to support Secretariat of Nuclear Regulation Authority

外池 幸太郎; 渡邉 友章; 郡司 智; 山根 祐一; 長家 康展; 梅田 幹; 井澤 一彦; 小川 和彦

Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC 2019) (Internet), 9 Pages, 2019/09

福島第一原子力発電所の燃料デブリ取出しに係る臨界管理は、臨界を防止する決定論的な管理ではなく、臨界による影響を緩和するリスクの考え方に基づいた管理になる可能性がある。この課題に取り組むため、原子力規制委員会・規制庁は、2014年から、日本原子力研究開発機構に委託して研究開発を進めてきている。燃料デブリの臨界特性解析、臨界解析コードの整備、臨界実験の準備、リスク解析手法の開発の進捗について報告する。

論文

J-PARCにおける人的保護システムの現状

菊澤 信宏; 仁木 和昭*; 山本 昇*; 林 直樹; 足立 昌俊*; 渡邉 和彦*

Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.877 - 880, 2019/07

J-PARCのインターロックシステムは、人の安全のための人的保護システム(Personnel Protection System: PPS)および機器を保護するための機器保護システム(Machine Protection System: MPS)に大別される。J-PARCのPPSは2006年のLinacでの部分運用から始まり2009年のハドロン実験施設およびニュートリノ実験施設の稼働で完成した。その後の10年でビデオ監視システムの更新や新しいインターロックの新設などの改善や改良が行われてきた。本報告ではこれらを含めた最近の運用について述べるとともに、信頼性を維持・向上させるために実施している検査やメンテナンスについての現状を報告する。

論文

断層面の形態観察に基づく断層活動性評価手法の検討

田中 義浩*; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 鈴木 一成*; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 島田 耕史; 渡邊 貴央; 中山 一彦

応用地質, 59(1), p.13 - 27, 2018/04

上載地層法が適用できない断層の活動性評価に資するため、活断層と非活断層の断層露頭で断層面の形態観察を実施し、断層活動性評価の指標を検討した。活断層としては五助橋断層の五助ダム上流露頭と六甲断層の船坂西露頭を、非活断層として六甲蓬莱峡のK地点を対象に、断層面の「連続性」,「切断関係」,「平滑性」に着目した。連続性は「断面形状の連続区間率測定」、切断関係は「周辺構造の切断率測定」を行った。平滑性については「断面形状の平面区間率測定」、「粗さ/うねり形状の測定」及び「写真解析による算術平均粗さ測定」という3種類の測定を行い、合計5つの測定手法を検討した。本研究結果から、「断面形状の連続区間率測定」、「周辺構造の切断率測定」、「断面形状の平面区間率測定」について、活断層と非活断層を見分ける識別基準値を有する可能性が示された。なお、引き続き、識別基準値の明確化とその検証のために測定事例の追加・検討、議論が必要である。

論文

J-PARC LinacおよびRCSにおける監視・警報システムの製作

高橋 博樹; 澤邊 祐希; 渡邉 和彦*; 川瀬 雅人*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1151 - 1154, 2017/12

加速器構成機器の増加(Linac ACSなど)や安全・安定な加速器運転実現のために、運転員や研究者が運転時に監視すべきパラメータ(情報量)が年々増加する傾向にある。そして、監視画面に表示される情報が膨大になったことにより、運転員の警報やパラメータ値の見落としなどによる誤操作が起こるときがある。現時点で、PPSやMPSの安全システムが堅固であるので大事に至ったことはないが、計画されているビームパワー増強などを考慮した場合、このような誤操作は憂慮すべきことである。そこで、加速器の状態を監視し、運転員に異常を早期に知らせるシステムの製作を開始した。初期システムとしてLinacのDTQ電磁石電源等の状態監視を目的としたシステムの構築を進めた。そして、電流設定値を基準として正常範囲(上下限値)を設定し、正常範囲を逸脱した場合に警報状態を運転員に通知する機能を実現し、本システム製作の見通しを得ることができた。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 3; Neutron devices and computational and sample environments

坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09

J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや$$^{3}$$Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。

論文

Simultaneous analysis of silicon and boron dissolved in water by combination of electrodialytic salt removal and ion-exclusion chromatography with corona charged aerosol detection

森 勝伸*; 佐柄 克哉*; 新井 香織*; 中谷 暢丈*; 大平 慎一*; 戸田 敬*; 板橋 英之*; 小崎 大輔*; 須郷 由美; 渡辺 茂樹; et al.

Journal of Chromatography A, 1431, p.131 - 137, 2016/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:43.8(Biochemical Research Methods)

Selective separation and sensitive detection of dissolved silicon and boron (DSi and DB) in aqueous solution was achieved by connecting an electrodialytic ion isolation device (EID), an ion-exclusion chromatography (IEC) column, and a corona charged aerosol detector (CCAD) in sequence. They were separated by IEC using pure water eluent. Detection of DSi and DB by the CCAD was effective for much greater sensitivity than by conductimetric detection. The EID removed salt from the sample prior to the IEC-CCAD. The combination of EID, IEC and CCAD successfully separated and determined DSi and DB in artificial seawater and hot-spring water samples by eluting pure water.

論文

Progress in long-pulse production of powerful negative ion beams for JT-60SA and ITER

小島 有志; 梅田 尚孝; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 秋野 昇; 小又 将夫; 藻垣 和彦; et al.

Nuclear Fusion, 55(6), p.063006_1 - 063006_9, 2015/06

 被引用回数:29 パーセンタイル:89.29(Physics, Fluids & Plasmas)

原子力機構では、JT-60SAやITERで利用する中性粒子入射装置の開発に向けて、大型高エネルギー負イオン源による100秒を超える負イオン生成・加速の実証を目指した研究を進めている。まず、JT-60SA用負イオン源の負イオン生成部のプラズマ閉じ込め用磁石配置を変更することにより、生成されたプラズマの密度分布を一様化することに成功した。これにより、引出領域の83%から一様な負イオンビームを生成し、これまでの最高値17Aを大きく超える32Aの負イオン電流を1秒間引き出すことに成功した。この磁場配位とこれまでに開発した長時間負イオン生成用温度制御型プラズマ電極を適用し、さらに負イオン電流のフィードバック制御手法を用いることにより、15Aの大電流負イオンビームを100秒間維持することに成功した。これは、JT-60SAの定格の68%の電流に相当し、パルス幅は定格を満たしている。また、ITER用高エネルギー加速器の開発に向けては、負イオンビームが加速途中で電極に衝突して生じる熱負荷を低減するだけでなく、負イオンと同時に引き出される電子を熱的に除去することが重要であった。今回、冷却構造を改良することにより従来の5倍の電子熱負荷を許容できると共に、残留磁場で偏向する負イオンビームの軌道制御機構を組み合わせて、新しい引出部を開発した。その結果、700keV、100A/m$$^{2}$$の負イオンビームを従来の7倍以上長いパルス幅である60秒間維持することに成功した。

報告書

超深地層研究所計画,瑞浪超深地層研究所; 深度500mステージの壁面地質調査データ集

川本 康司; 村上 裕晃; 石橋 正祐紀; 笹尾 英嗣; 渡辺 和彦; 見掛 信一郎; 池田 幸喜

JAEA-Data/Code 2014-014, 27 Pages, 2014/08

JAEA-Data-Code-2014-014.pdf:24.28MB
JAEA-Data-Code-2014-014-appendix(CD-ROM).zip:92.23MB

本データ集は、2011年度から2013年度にかけて、瑞浪超深地層研究所の深度500mステージの掘削に伴って実施した壁面地質調査の結果を取りまとめたものである。調査の結果、深度500mステージには後期白亜紀の土岐花崗岩が分布するが、部分的にペグマタイトやアプライト,ランプロファイアー岩脈が分布することが判明した。

報告書

深度500m研究アクセス南坑道における先行ボーリング調査報告書(12MI32号孔)

川本 康司; 黒岩 弘; 山田 信人; 大貫 賢二; 大森 一秋; 竹内 竜史; 尾方 伸久; 大森 将樹; 渡辺 和彦

JAEA-Technology 2014-011, 92 Pages, 2014/07

JAEA-Technology-2014-011.pdf:24.65MB
JAEA-Technology-2014-011-appendix(DVD).zip:331.54MB

本報告書は、深度500m研究アクセス南坑道における先行ボーリング(12MI32号孔)の調査結果を取りまとめたものである。調査では、地質学的,水理学的,地球化学的データを取得するとともに、地下水水圧の初期状態および坑道掘削時の変化の把握を目的に水圧モニタリング装置を設置した。調査の結果、中粒から粗粒の等粒状組織を示す黒雲母花崗岩が分布し、岩級はCM$$sim$$B級である。断層角礫を伴う小規模断層が48.90mabh付近に認められたが、当初モデルで推定していたS200_13断層およびIF_SB3_13_3断層は認められなかった。割れ目密度は、40.00$$sim$$80.00mabh区間で大きい。孔内湧水は78.83mabhで最大600L/minであった。透水係数は、湧水の少ない区間で2.0E-9$$sim$$1.5E-08m/sec、割れ目が集中し湧水量が多い区間で1.1E-05$$sim$$1.6E-05m/secの範囲であった。地下水の水質は、Na, Clに富む水質であった。

論文

Progress in development and design of the neutral beam injector for JT-60SA

花田 磨砂也; 小島 有志; 田中 豊; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.835 - 838, 2011/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.43(Nuclear Science & Technology)

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射装置(NBI)と1基の負イオンNBIを用いて、合計30MWの重水素原子を100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIにおいては、1基あたり1.7MW, 85keVの重水素原子の入射に向けて、既存の正イオンNBIの電源の一部や磁気シールドを改造する設計を進めている。電源に関しては設計をほぼ完了し、改造機器の仕様を決定した。磁気シールドに関しては工学設計をほぼ完了し、今後、製作設計を開始する予定である。500keV, 10MW入射が要求されている負イオンNBIにおいては、同装置の心臓部である負イオン源の開発を強力に進めている。負イオン源内の真空絶縁を改善することによって、負イオン源の耐電圧を従来の400kVから設計電圧である500kVに大幅に改善した。加えて、イオン引き出し面積の約20%を用いたビーム生成実験において、2.8A, 500keVの水素負イオンビーム生成に成功した。本結果は1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。開発に加えて、設計・調達においても、500kV加速電源の改造設計を完了し、2010年度から調達を開始する。

論文

Development of the JT-60SA Neutral Beam Injectors

花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 椛澤 稔; et al.

AIP Conference Proceedings 1390, p.536 - 544, 2011/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:77.84

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射(NBI)装置と1基の負イオンNBI装置を用いて、合計30-34MWの重水素中性粒子ビームを100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIに関しては、JT-60SAの設計値である1基あたり2MW, 85keVの重水素中性粒子ビームの入射を達成している。その際、イオン源やイオンダンプ等のビームライン機器は、100秒入射が要求されるJT-60SAで既存の装置を改造することなく再使用できる見通しを得ている。また、10MW, 500keV入射が要求されているJT-60SAの負イオンNBI装置のための開発においては、500keV, 2.8Aの水素負イオンビーム生成に成功している。これは、1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。今後、実験装置を整備し、負イオンの100秒間生成のための開発研究を実施する予定である。

論文

Achievement of 500 keV negative ion beam acceleration on JT-60U negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Nuclear Fusion, 51(8), p.083049_1 - 083049_8, 2011/08

 被引用回数:42 パーセンタイル:88.28(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60NNBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されていることが大きな問題であった。そこで、負イオン源内の真空絶縁距離を調整し、単段の要求性能を超える各段200kVを保持することに成功した。この結果を踏まえて負イオン源を改良し、従来よりも短いコンディショニング時間で500kVの印加に成功し、設計値である490kVを加速電源の限界である40秒間絶縁破壊することなく保持することにも成功した。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施し、従来410keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。また、486keVのビームでの負イオン電流値は18m離れたカロリーメーターで2.8A(84A/m$$^{2}$$)が得られた。通常、過度のギャップ長延長はビーム光学の劣化を引き起こすが、今回のギャップ長ではビーム光学の大きな劣化がないことを計算及び実験で確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

論文

Demonstration of 500 keV beam acceleration on JT-60 negative-ion-based neutral beam injector

小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 河合 視己人*; 秋野 昇; 椛澤 稔; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 薄井 勝富; 佐々木 駿一; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

JT-60N-NBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が低く、入射パワーが制限されているのが問題であった。そこで、加速電極の間隔を拡げて、負イオン源内の最短の真空絶縁距離である支持枠角部の電界集中を低減した結果、単段の要求性能を超える200kVを保持することに成功し、設計指標となっていた大型の負イオン源では小型電極よりも6から7倍程度長い真空絶縁距離が必要であることが明らかになった。その理由として電極の面積が100倍異なることだけでなく、1080個もある電極孔や支持枠等の局所電界の電界分布が影響していることが小型電極の実験結果から予測される。そして、1/5のビーム引き出し領域からビーム加速試験を実施した結果、従来420keVが最高であったビームエネルギーを最高507keVまで上昇させることに成功した。ギャップ長を増加させたことによりビーム光学が劣化して電極熱負荷が増大することが懸念されたが、今回のギャップ長の範囲ではビーム光学の劣化がないことを確認した。これらの結果はJT-60SAやITERのNBIにおける耐電圧設計に大きく貢献するものである。

報告書

J-PARC Linac, RCSにおけるEPICSレコード命名規則の策定; ユニークで規格化された名前の構築手順

福田 真平; 渡邉 和彦*; 榊 泰直; 高橋 博樹; 川瀬 雅人; 菊澤 信宏

JAEA-Testing 2010-004, 34 Pages, 2011/02

JAEA-Testing-2010-004.pdf:0.81MB

J-PARCにおける加速器構成機器はEPICSを利用し制御される。EPICSは、EPICSレコードと呼ばれるユニークな名前を制御信号に付与し、この名前を使用してデータの収集や機器制御を実現する。EPICSレコード名に求められる条件は、(1)重複したEPICSレコード名ではないこと、(2)信号の内容が容易に想像できるEPICSレコード名であること、以上の2点である。また、J-PARCではEPICSレコードを機器情報管理用のリレーショナルデータベースにより管理するため、機械的な処理が容易に行えるような構造であることも要求される。これらの要件を実現させるため、レコード名称及びレコード構造を規格化することが必要となった。そこで、ユニークで規格化された名称を決定するためのEPICSレコード命名規則を策定した。

報告書

深度400m以深の換気立坑掘削において実施したプレグラウチングの施工結果と考察

石井 洋司; 渡辺 和彦; 神谷 晃; 早野 明; 見掛 信一郎; 竹内 真司; 池田 幸喜; 山本 勝; 杉原 弘造

JAEA-Technology 2010-044, 92 Pages, 2011/02

JAEA-Technology-2010-044.pdf:11.73MB

岐阜県瑞浪市において建設を進めている「瑞浪超深地層研究所」は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術基盤を整備するため、おもに花崗岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。現在実施中の研究坑道掘削工事において掘削範囲の地質や地下水状況を把握するために坑道掘削に先立ちパイロットボーリング調査を行ったところ、深度400m付近の換気立坑掘削領域において深度200m付近よりも透水性は低いものの高圧の湧水が発生する可能性が高い区間が存在することがわかった。そこで坑道掘削時の湧水を抑制することを目的として掘削範囲周辺に超微粒子セメントを用いたプレグラウチングを行った。その結果、低透水性・高湧水圧の岩盤であっても湧水量低減効果を確認することができた。本報告書は、プレグラウチングの施工結果と考察,得られた技術的知見などを取りまとめたものである。

論文

瑞浪超深地層研究所深度400m以深の立坑掘削におけるプレグラウチングの施工

石井 洋司; 見掛 信一郎; 神谷 晃; 渡辺 和彦; 延藤 遵*; 草野 隆司*

第40回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.185 - 190, 2011/01

岐阜県瑞浪市において建設を進めている「瑞浪超深地層研究所」は、高レベル放射性廃棄物の地層処分の技術基盤を整備するため、おもに花崗岩を対象とした深地層の科学的研究を進めている。現在実施中の研究坑道掘削工事において掘削範囲の地質や地下水状況を把握するために坑道掘削に先立ちパイロットボーリング調査を行ったところ、深度400m付近の換気立坑掘削領域において深度200m付近よりも透水性は低いものの高圧の湧水が発生する可能性が高い区間が存在することがわかった。そこで坑道掘削時の湧水を抑制することを目的として掘削範囲周辺に超微粒子セメントを用いたプレグラウチングを行った。その結果、低透水性・高湧水圧の岩盤であっても湧水量低減効果を確認することができた。

論文

Development and design of the negative-ion-based NBI for JT-60 Super Advanced

花田 磨砂也; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 井上 多加志; 河合 視己人; 椛澤 稔; 菊池 勝美; 小又 将夫; 小島 有志; 藻垣 和彦; et al.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.208 - 213, 2010/08

原子力機構では、JT-60SAに向けた負イオンNBI装置の開発及び設計を進めている。特に、開発に関しては、500keV, 22Aの重水素負イオンビームの生成に向けて、既存のJT-60負イオン源を改良し、JT-60負イオンNBI装置に取り付けて、試験を行っている。現在、開発の最優先課題である負イオン源の高エネルギー化を精力的に進めている。負イオン源内の電極間のギャップ長を従来よりも伸張することによって、イオン源に印加可能な加速電圧を従来の400kVから要求性能である500kVまで改善した。加えて、イオン引き出し領域の1/5を用いて、世界に先駆けて、500keV, 3Aの高エネルギー水素負イオンビームの生成に成功した。負イオン源の高エネルギー化と並行して、JT-60SAにおける100秒入射に向けて、既設のJT-60負イオンNBI装置の長パルス化を図った。負イオン源内の電極熱負荷を従来より20%低減し、同装置の限界である30秒入射を実現した。その結果、入射時間とパワーの積である入射エネルギーは世界最大値80MJに到達し、プラズマの高性能化に大きく貢献した。

論文

J-PARC RCS/MRにおけるトモグラフィーを用いた2次元ビームプロファイルの再構成

吉本 政弘; 田村 文彦; 山本 昌亘; 吉井 正人*; 大森 千広*; 林 直樹; 川瀬 雅人; 渡邉 和彦*; 吉川 宗良*

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.737 - 740, 2010/03

コンピュータートモグラフィーのアルゴリズムを用いた2次元分布の画像再構成は、加速器分野においても縦方向位相空間の2次元ビームプロファイルを得るための非常に有効な測定ツールとして用いられている。J-PARC RCS/MRでは重畳積分逆投影法を用いた非常にシンプルな2次元プロファイル再構成ツールを開発した。シンクロトロン振動1周期の間に生じるビームプロファイルの変化が小さいとすると、1次元のビームバンチ分布の測定データから位相空間の2次元プロファイルを容易に再構成することができる。

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