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吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 山本 春也*; 岡崎 宏之*; 田口 富嗣*; 山田 尚人*; 山縣 諒平*
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.850 - 854, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では、大強度陽子ビームを実現するために荷電変換フォイルを用いた荷電変換ビーム多重入射方式を採用している。この入射方式では、リニアックから入射される負水素ビームが荷電変換フォイルを通過する際に陽子に変換され、周回ビームに重ねることができる。そのため、ビームサイズを広げずに大強度ビームを蓄積することができる。一方で、ビーム入射期間中は、リニアックからの負水素ビームとRCSで周回する陽子ビームの双方がフォイルを通過するため、荷電変換フォイルのビーム照射に対する耐久性能の向上は大きな課題となっている。RCSでは、ホウ素を添加した炭素電極によるアーク放電法で製膜した薄膜(Hybrid type thick Boron-doped Carbon: HBC)を荷電変換フォイルとして用いている。HBCフォイルは、ホウ素を添加することで従来の純炭素薄膜と比較してビーム照射に対する寿命の向上に成功し、RCSにおいてもビーム強度700kWでの長期間利用運転及び1MWでの2日間連続運転試験で壊れることなく使用できることを示した。我々は、ホウ素添加によりビーム照射耐久性能が向上するメカニズムを明らかにし、さらなる長寿命化に向けたフォイルの実現を目的とし、量子科学技術研究開発機構(QST)高崎・イオン照射施設(TIARA: Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application)のイオンビームを用いた照射試験を行ってきた。これまで、ホウ素の添加量やカソード・アノード電極に使用するホウ素添加炭素電極と純炭素電極の組み合わせにより、イオンビーム照射による寿命が異なることが分かってきた。本報告では、ビーム照射試験の結果からHBCフォイル内のホウ素の役割に関する考察について報告する。
吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 山本 春也*; 岡崎 宏之*; 田口 富嗣*; 山田 尚人*; 山縣 諒平*
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011019_1 - 011019_7, 2021/03
荷電変換フォイルを用いたH
ビーム多重入射方式はMW級の大強度陽子ビームを実現するための重要な技術である。大強度陽子加速器施設(Japan Proton Accelerator Research Complex: J-PARC)3GeVシンクロトロン加速器(Rapid Cycling Synchrotron: RCS)では、高エネルギー加速器研究機構(KEK)で開発され耐ビーム寿命が大幅に更新した、ホウ素添付炭素薄(Hybrid type Boron-doped Carbon: HBC)フォイルを採用している。これまで、RCSの利用運転時に使用しており、大強度ビーム照射に対して優れた長寿命性能を有することを確認した。HBCフォイルの性能評価のために、RCSにおいて長期間照射に対する形状観察や荷電変換効率測定を実施してきた。また量子科学技術研究機構(Quantum and Radiological Science and Technology: QST)高崎量子応用研究所(高崎研)のイオン加速器(Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application: TIARA)においてイオンビーム照射試験を実施し、組成分析や不純物同定などの物性解析や電子顕微鏡によるミクロ観察を行ってきた。その結果、フォイル破損に至るメカニズムとして、照射欠陥による密度変化とピンホールの成長、温度上昇にともなうガス化などが重要な鍵ではないかとの兆候を得た。近年、HBCフォイルの蒸着装置をJAEA東海サイトに移設し、フォイル製作を開始した。(以降のフォイルをJ-HBCフォイルと称する。)J-HBCフォイルの性能評価をこれまで同様にQST高崎研のTIARAで実施してきた。さらに、蒸着パラメータを変えてHBCフォイルの耐ビーム性能について試験を行った。その結果、これまで重要なパラメータと考えられていたカソード・アノード電極の消費比率よりも、ボロンの混入率がより重要なパラメータであることが分かった。
-ray irradiation facilities上松 敬; 宇野 定則; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 山崎 翔太; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 173, 2016/02
高崎量子応用研究所の電子加速器及び線照射施設を2014年度年間計画に基づいて照射利用に供した。利用件数は、2013年度に比べ、電子加速器では故障のため減少し、線ではわずかに増加し、それぞれ205件及び857件だった。東京電力福島第一原子力発電所の事故に対する復興対応関連の課題については、電子加速器では35件、線照射施設においては172件の利用があった。
Co -ray irradiation facilities宇野 定則; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 山崎 翔太; 上松 敬; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 172, 2016/02
平成26年度の高崎量子応用研究所の線照射施設及び電子加速器の運転状況を報告する。線照射施設はおおむね順調に稼働したが、電子加速器は34年間にわたる稼働による経年劣化のために、主に放電による故障が頻発し、約5ヶ月間停止した。線照射施設第1棟,第2棟及び食品照射棟の年間運転時間は、各19,907時間、13,831時間及び7,293時間で、電子加速器では746時間であった。線照射施設では2.22PBqの新線源を5本補充し、20本の古い線源を処分した。電子加速器では、前述の故障に対してその都度適切に対処をしたが、完全な修復には至っていない。
宇野 定則; 花屋 博秋; 山崎 翔太; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 上松 敬; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.121 - 123, 2015/12
高崎量子応用研究所の電子加速器は最大出力2MV、30mA、60kWで、1981年1月に運転が開始された。この加速器は圧力容器内に2本の加速管を内蔵しており、垂直および水平方向に電子線を発生できるデュアルビーム型電子加速器である。平成26年度は4月から10月にかけて経年劣化による故障が頻発し、稼働率は60%に低下した。垂直ラインは、これらの故障が原因で0.5MVの運転はできない状況であり、更に水平ラインの部品を垂直ラインの故障した機器に転用したため水平運転は停止中である。本研究会では、当電子加速器の運転・故障の状況および整備の内容を報告する。
-ray irradiation facilities上松 敬; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 183, 2015/03
電子加速器及び線照射施設を2013年度年間計画に基づいて照射利用に供した。電子線及び線照射施設の利用件数は2012年度と同様であった。東京電力福島第一原子力発電所の事故に対する復興対応関連の課題については、電子加速器では47件、線照射施設においては91件の利用があった。
-ray irradiation facilities上松 敬; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 182, 2015/03
電子・線照射施設はほぼ順調に稼動した。2013年度における運転時間は、電子加速器では1242時間、コバルト第1棟では18900時間、コバルト第2棟では11804時間、食品棟では6587時間であった。主要なメンテナンスは次の通りである。電子加速器ではSF
ガス回収装置の更新を行った。コバルト施設の整備時にプール水を保管するための600m
の貯水タンクを設置した。コバルト第1棟及び第2棟では線源の補充を行った。食品棟では定期整備を行った。
-ray irradiation facilities上松 敬; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 181, 2014/03
電子加速器及び線照射施設を年間計画に基づいて照射利用に供した。電子線の利用件数では2011年度に比べ変化はなく、線照射施設の利用件数は幾らかの減少が見られた。福島第一原子力発電所の事故に対する復興対応関連の課題については、電子加速器では14件、線照射施設においては93件の利用があった。
-ray irradiation facilities上松 敬; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 180, 2014/03
電子・線照射施設は大きなトラブルはなく順調に稼動した。2012年度における運転時間は、電子加速器では910時間、コバルト第1棟では15738時間、コバルト第2棟では10537時間、食品棟では7871時間であった。主要なトラブル,メンテナンスは次の通りである。電子加速器ではSFガス回収装置が故障し空気の混入があった。コバルト第1棟では定期整備と線源の補充を行った。古くなったCo30cm棒状線源15本、Co球状線源12個及び
Cs線源5個の処分をアイソトープ協会を通して行った。
-ray irradiation facilities上松 敬; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 174, 2013/01
電子・線照射施設は大きなトラブルもなく順調に稼動した。2011年度における運転時間は、電子加速器では1059時間、コバルト第1棟では18722時間、コバルト第2棟では9976時間、食品棟では7427時間であった。主要なトラブルメンテナンスは次の通りである。電子加速器では電子流制御回路の故障とSF絶縁ガスへの空気の混入のトラブルがあり修理を行った。コバルト第2棟の定期整備を行った。コバルト第2棟への線源の補充を行った。古い線源の処分では、30cm棒状線源45本とコインタイプ線源8個とフレックス用線源の処分を日本アイソトープ協会を通して行った。
-ray irradiation facilities春山 保幸; 上松 敬; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 175, 2013/01
電子加速器及び線照射施設を年間計画に基づいて照射利用に供した。電子線の利用では、原子力施設材料やバイオ技術の分野が増加し、有機材料の分野や宇宙環境材料の分野で減少が見られた。線照射施設の利用においては、宇宙環境材料及び有機材料の分野で増加したが、原子力施設の材料研究やバイオ技術分野で減少した。福島第一原子力発電所の震災での復興支援においては、電子加速器では15件、線照射施設においては94件の利用があった。
-ray irradiation facilities春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 174, 2012/01
電子加速器の運転時間は9月から3月までは、国際原子力人材育成イニシアチブ予算に基づく高稼働化運転のため月曜日から金曜日まで9:00から22:30まで稼働させたため、1,065.2(947.9)※時間であり、平成21年度と比較して7%増加した。線照射施設の運転時間は、コバルト第1棟20,691(15,971)時間、コバルト第2棟9,981(12,389)時間、食品棟7,076(7,681)時間であり、平成21年度と比較して第1棟では、30%増加、第2棟は20%減少、食品棟も8%減少した。第1棟での運転時間の増加は、耐放射線性試験のための長時間連続照射が増えたためである。コバルト第2棟第6照射室は週末運転を継続して実施している。平成23年3月11日に発生した東日本大震災では、電子加速器の本体内部の部品の脱落やしゃへい扉の一部破損等の被害が発生したが、大事には至らなかった。ただし、以降年度末まで照射運転は停止した。
-ray irradiation facilities and electron accelerator金子 広久; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 175, 2012/01
線照射施設及び1台の電子加速器を2011年3月11日に発生した震災以降、点検等のため年度末まで利用を停止した以外は、ほぼ年間の運転計画に基づいて照射利用に供した。2010年度の線照射施設の利用は、環境保全技術及び基盤技術分野が増加し、有機放射線化学及びバイオ技術分野が減少した。電子加速器の利用は、宇宙環境材料分野が増加し、有機放射線化学及び施設供用分野が減少した。
岡村 浩樹*; 土田 崇*; 岡田 正男*; 山縣 諒平; 清藤 一; 春山 保幸; 金子 広久
2011年(第29回)電気設備学会全国大会講演論文集, p.367 - 368, 2011/09
加速器施設・材料照射施設・核融合施設・核燃料再処理施設等は、高放射線環境となるエリアを有する。高放射線環境化では多くの電気設備は寿命が著しく短くなるなど、使用に際しては制約が多い。照明器具も例外ではなく、高放射線環境下では安定器の絶縁劣化による安定器の損傷・光源部の光束低下などにより、本来の機能を保てなくなる。これまでに筆者らは、放射線環境下で使用できるように独自の改良を加えた照明器具を開発している。今回、開発中の照明器具の実証試験を行ったので報告する。試験は、実際に放射線照射施設で運用した状況下で通電・点灯状態を継続することにより行い、照明器具の機能性・安全性を検証した。
-ray irradiation facilities金子 広久; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; 松崎 慎也*
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 183, 2011/01
1台の電子加速器及び線照射施設を、年間の運転計画に基づいて照射利用に供した。2009年度の電子加速器の利用は、宇宙環境材料及び無機機能材料分野が増加し、基盤研究及び原子力材料分野が減少した。線照射施設の利用は、原子力材料分野が増加し、有機・放射線化学及びバイオ技術・医学応用分野が減少した。
土田 崇*; 山縣 諒平; 清藤 一; 春山 保幸; 金子 広久; 樫村 伸司*
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 22, 2011/01
高放射線環境では多くの電気設備は寿命が著しく短くなるなど、使用に際しては制約が多い。照明器具も例外ではなく、高放射線環境下では安定器の絶縁劣化による安定器の損傷・光源部の光束低下などにより、本来の機能を保てなくなる。そこで本課題では、放射線環境下で使用できるように独自の改良を加えた照明器具を、実際に放射線照射施設で運用した状況下で通電・点灯状態を継続することにより、それらの機能性・安全性を検証することを目的とする。
-ray irradiation facilities春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 金子 広久; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 川島 郁男*; 松崎 慎也*
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 182, 2011/01
電子加速器は、新材料開発のためのグラフト重合,半導体の照射効果,外部ユーザーの種々の実験等に利用されている。電子加速器の年間利用時間は947.9時間であった。コバルト60線照射施設は3つの照射棟に合計8つの照射室があり、0.04Gy/hから20kGy/hまでの広い範囲の線量率で照射が可能である。第1照射棟では原子力施設で使用される部品等の耐放射線性試験、第2照射棟の第6照射室ではスケジュールされた時間帯に利用することが可能な自由度を持った施設で、食品棟は低線量率での照射試験が可能である。各コバルト60線照射施設の運転時間は15,971時間, 12,389時間, 7,681時間であった。
Co線照射場における線量率分布のシミュレーション手法金子 広久; 春山 保幸; 清藤 一; 山縣 諒平; 花屋 博秋; 小嶋 拓治
Radioisotopes, 59(1), p.11 - 19, 2010/01
媒質中における光子等の3次元的な挙動を計算できるモンテカルロ計算コード(EGS4-SPG)を用いて、線照射施設の照射室内線量率分布を計算により求めた。また、照射室構成部材であるしゃへい壁,照射テーブル及び線源保護板が線量率に与える影響について検討した。その計算の妥当性の評価のため、計算結果と電離箱型線量率計及びアラニン線量計による実測値とを比較した。この結果、測定値と計算値の差は、幅広い面積の板状線源の直近を除くと
数%以内で一致した。一般的に幅広い面積の板状線源の線量率分布の実測には、数日間を要し、線量計は40個程度を必要とする。しかし、単位線源量あたりの計算結果を用いることにより、板状線源の配置検討段階であらかじめ線量率分布を知ることができ、さらに線源配置後の線量率分布測定は、線源直近についてのみ実施すればよく、線量計の節約及び線量測定時間の大幅短縮につなげることができた。
-ray irradiation facilitis春山 保幸; 金子 広久; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 金沢 孝夫; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 平井 利幸*; et al.
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 176, 2009/12
1号加速器は、新材料開発のためのグラフト重合,半導体の照射効果,外部ユーザーの種々の実験等に利用されている。電子加速器の年間運転時間は860.3hであった。コバルト60線照射施設は3つの照射棟に合計8つの照射室があり、0.004Gy/hから20kGy/hまでの広い範囲の線量率で照射が可能である。コバルト第1照射棟,コバルト第2照射棟及び食品照射棟のそれぞれの年間運転時間は19,480h, 12,503h及び6,066hであった。
-ray irradiation facilities金子 広久; 春山 保幸; 花屋 博秋; 山縣 諒平; 清藤 一; 金沢 孝夫; 山口 敏行*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; 平井 利幸*; et al.
JAEA-Review 2009-041, JAEA Takasaki Annual Report 2008, P. 177, 2009/12
1台の電子加速器及び線照射施設を、年間の運転計画に基づいて照射利用に供した。20年度の電子加速器の利用件数は515件で、宇宙環境材料及び有機・放射線化学分野が増加し、基盤研究及び原子力施設材料分野が減少した。線照射施設の利用件数は977件で、バイオ技術・医学応用分野及び宇宙環境材料分野が減少した。
