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池上 雅紀*; 上野 彰
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.61 - 69, 2007/04
J-PARCリニアックのビームコミッショニングが、181MeVのビームエネルギーで、2006年11月に開始された。ビームコミッショニングは、2007年6月まで行われる。本論文では、ビームコミッショニングの3/4終了時の結果、経験された問題点や課題とともに報告する。今後の計画についても述べる。
in JSNS前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 大井 元貴; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 長谷川 勝一; et al.
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.118 - 126, 2007/00
JSNSでは、23本の中性子ビームラインのうちの1本(NOBORU)が、JAEA中性子施設開発グループに割り当てられている。このビームラインの第一目的はJSNSの中性子性能測定であるが、さまざまな研究のためのテスト実験も実施可能である。本論文では、2008年の初陽子ビーム受け入れ後の、JSNS試運転期間中におけるNOBORUを利用した実験計画について述べる。第一目的のための研究内容は、JSNS運転パラメータと中性子性能の相関,ユーザーに提供するためのビームパラメータ取得,JSNS中心機器の健全性確認,中性子工学設計の検証、及び測定手法開発である。さらに、われわれはラジオグラフィー,高圧実験装置の導入,eV中性子分光に興味があり、さらに新しい研究を生み出すための試験的利用も歓迎する。
原田 正英; 前川 藤夫; 勅使河原 誠; 渡辺 昇*; 加藤 崇; 池田 裕二郎
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.616 - 626, 2007/00
JSNSにおいて、構造設計,水銀や冷却水の流動設計,冷却系設計に必要な核発熱データを得るために、粒子輸送計算コードPHITSを用いて、総発熱量や発熱分布の評価を行った。発熱計算では、特に、3つの物理的な現象について、注意した。すなわち、光子の発熱では、光子カーマ係数ではなく電子輸送を考慮したこと、エネルギー保存則により再評価された中性子カーマ係数を用いたこと、崩壊熱及び崩壊
線による発熱を考慮したことである。結果として、水銀ターゲットでの発熱は、530kWで、入射した陽子ビームエネルギーの約半分であることがわかった。また、水素への熱負荷は、3.8kWで、うち崩壊熱や崩壊線による熱負荷は、0.2kWであることがわかった。
及川 健一; 高田 弘; 前川 藤夫; 原田 正英; 加藤 崇; 池田 裕二郎
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.591 - 597, 2007/00
物質・生命科学実験施設におけるJSNSターゲットステーションの中性子シャッターシステムの建設工事は、現在最終段階にある。JSNSのシャッターシステムの主な構成は、(1)シャッターベースプレート,(2)シャッター間構造体,(3)シャッターブロック,(4)上部遮蔽ブロック,(5)駆動制御装置,(6)メンテナンスツールである。本シャッターシステムは、23本の各ビームポートごとに独立しており、その寸法や材質は最大中性子ビームサイズ100mm
100mmを供給あるいは遮蔽することを目的として設計された。建設工事の詳細、特にアライメントに主眼を置いた報告を行う。
高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 中島 健次; 梶本 亮一; 及川 健一; 新井 正敏; Schanzer, C.*
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.373 - 381, 2007/00
原子力機構がJ-PARC物質生命科学研究施設に設置を計画している中性子散乱実験装置の一つである、飛行時間結晶アナライザー中性子非弾性散乱分光器(DIANA)は、微少生物試料のダイナミクスを研究対象としているため、低エネルギー領域(数十meV以下)で大強度の中性子ビームが求められる。近年、中性子源から試料へ中性子を導くための中性子輸送導管(中性子ガイド管)の研究が盛んに進められており、断面形状を楕円化することにより大強度化できることが報告されている。われわれは、DIANA分光器にとって最適な中性子ガイド管の仕様を決定するため、数十meV以下の低エネルギーの中性子を最も効率的に試料に導く形状を決定した。これまで検討されてきた直線形状の約1.5倍のゲインが期待されることが明らかとなった。
丸山 龍治; 山崎 大; 海老沢 徹*; 日野 正裕*; 曽山 和彦
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), p.197 - 200, 2007/00
中性子スーパーミラーは、研究用原子炉や核破砕型パルス中性子源で発生する中性子を効率的に実験装置まで輸送し、さらに必要な位置で分岐及び集束させるうえで重要となる中性子光学素子である。J-PARCにおける大強度パルス中性子源等で用いられる中性子光学機器の製造のために、0.2m
の成膜可能面積を持つ大面積イオンビームスパッタ装置が導入され、これを用いたスーパーミラー開発が行われている。その結果、高臨界角スーパーミラーについてはNiの6.7倍の臨界角を持つ(臨界角における反射率は23%)ものが、高反射率スーパーミラーについてはNiC/Ti多層膜の導入により、Niの3倍の臨界角までの全域で87%以上の高反射率のスーパーミラーの試作にそれぞれ成功した。これらの開発方法及び実験結果について報告する。
羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 岡元 義尚; 二川 正敏; 神永 雅紀; 加藤 崇
Proceedings of 18th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-18) (CD-ROM), 14 Pages, 2007/00
現在、J-PARCプロジェクトの核破砕中性子源として世界最高レベルである1MWビーム出力に対応可能な水銀ターゲットを建設中である。ここでは核破砕中性子源の核となるターゲット容器,水銀循環設備及びターゲット台車について、システムの概要及びこれらの製作・組立途上で生じた幾つかのトピックスについて紹介する。すなわち、ターゲット容器については、製作過程においてビーム窓部に容器の寿命に悪影響を及ぼす残留応力が生じたことが懸念されたため、これを評価し、問題ないレベルであることを確認した。また、水銀循環ポンプについては、水銀漏洩のない機械式電磁ポンプを開発し、400kWまでのビーム出力に対応可能な見通しを得た。さらに、ターゲット台車は300tの車体重量をシステム運転に必要な
1mmの精度で位置決めできることを確認した。
梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中島 健次; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 鈴谷 賢太郎; 猪野 隆*; 大山 研司*; et al.
no journal, ,
チョッパー型中性子非弾性散乱装置4SEASONSは大強度陽子加速器(J-PARC)核破砕中性子実験施設におけるday-one装置の一つである。この装置の測定エネルギー範囲は5-300meVであるが、分解能を中程度に抑える(
において
%)一方、高効率ビーム輸送系及び多重入射エネルギー測定の採用により高強度化を図っている。こうして得られた高強度・高測定効率を活かした高温超伝導体及びその関連物質における新奇な量子現象の研究が4SEASONSの目的である。本発表では、真空槽及び遮蔽体の建設,多重入射エネルギー測定のための新型フェルミチョッパー,2.5m長尺
He位置敏感型検出器,ビーム輸送系の開発などの4SEASONSの開発及び建設の現状について報告する。
石垣 徹; 星川 晃範; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 相澤 一也; 佐久間 隆*; 友田 陽*; 森井 幸生; 新井 正敏; 林 真琴*; et al.
no journal, ,
茨城県はJ-PARCの産業利用を推進することを目的として、汎用型粉末散乱装置(茨城県材料構造解析装置)を建設することを決定した。この回折計はハイスループット回折装置として考えられており、材料の開発・研究者は、この装置を材料の開発過程の中で化学分析装置のように手軽に用いることが可能である。この装置は、背面バンクで0.18
d(
)5の
範囲を分解能
%で測定することが可能であり、5d()800の範囲については徐々に変化する分解能でカバーしている。リートベルト解析が可能なデータを測定するための標準的な測定時間は実験室X線装置程度の量で数分である。産業利用を促進するためには、利用システムの整備が必要である。われわれは、中性子回折は使いたいが、詳しくない産業界及び学術利用者のためのサポートシステムも確立する予定である。装置の建設は、既に開始されており、2008年には、J-PARCのデイワン装置の一つとして完成の予定である。
高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 新井 正敏; Mezei, F.*
no journal, ,
飛行時間型逆転配置中性子非弾性散乱分光器(DIANA)は原子力機構がJ-PARC物質・生命科学研究施設(MLF)に建設を計画している中性子散乱実験装置である。この分光器は、白色パルス中性子線を試料に導き、非弾性散乱された中性子を結晶アナライザーでエネルギー解析することにより非弾性散乱スペクトルを得る逆転配置型の解析原理を有し、一方その測定原理は中性子の飛行時間によりそのエネルギーを算出する方法をとる。したがって高エネルギー分解能を達成するためには、試料で弾性散乱された中性子が検出器上に到達する時刻をそろえる、時間集光が満たされなければならない。また逆転配置型分光器の問題点の一つである、単結晶アナライザーの熱散漫性散乱に由来するバックグラウンドを低減するためには、空間集光も同時に満たされなければならない。われわれはこれらの制約を同時に満たす新しい結晶アナライザーの構築原理を開発した。
中村 充孝; 中島 健次; 梶本 亮一; 横尾 哲也*; Krist, T.*; 新井 正敏
no journal, ,
複数の入射エネルギーを活用する非弾性中性子散乱実験法(マルチ
測定)はパルス中性子源におけるチョッパー分光器の測定効率を向上させるのに有望な手法である。マルチ測定により飛行時間測定での不感時間が除去されうる。これまでわれわれは数種類のチョッパー分光器においてマルチ測定を実現するための装置デザインと新規なデバイスについて検討を重ねてきた。本発表では、一連の検討結果について報告する。特に、マルチディスクチョッパー型分光器におけるチョッパー配置とフェルミチョッパー型分光器における中性子スーパーミラーを貼付したスリットパッケージシステムの詳細について紹介する。
大原 高志; 栗原 和男; 日下 勝弘; 細谷 孝明; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; 尾関 智二*; 相澤 一也; 森井 幸生; 新井 正敏; et al.
no journal, ,
茨城県生命物質構造解析装置は、J-PARCの物質生命科学実験施設に設置される単結晶回折計で、生体高分子及び有機低分子の構造解析を目的とする。本装置は中性子線源からの距離が40mあり、中性子を効率的に輸送する光学系が必要不可欠である。今回、図1に示す形状のスーパーミラーガイド管を設計した。水平方向には曲率半径4300mのカーブドガイドを用いることで高エネルギーの線及び中性子線を除去し、先端部のテーパードガイドで集光している。一方、垂直方向は多段階のテーパードガイドを組合せることでミラー表面での中性子の反射回数を減らし、中性子束の減少を抑えた。モンテカルロシミュレーションによって試料位置での中性子の強度及びプロファイルを評価したところ、ストレートガイドを用いた場合と比較して0.7Aで2倍、1.0Aでも1.5倍のゲインが得られた。また、ビームのプロファイルについても、測定に用いるほぼすべての波長領域(0.7
3.8A)で矩形に近いものが得られた。
菊地 賢司
no journal, ,
加速器駆動核変換システムに鉛ビスマス核破砕ターゲットを用いる場合に、高出力中性子源装置の観点から考慮すべき工学課題と、その研究開発の現状について述べる。
菊地 賢司; 竹中 伸幸*; 川合 將義*; 三輪 英紀*
no journal, ,
タンタルで被覆したタングステンターゲットは陽子照射により崩壊熱を発生する。冷却材が喪失した場合を想定して再冠水実験を行い、被覆ターゲットが剥離するかどうかを実験的に調べた結果を報告する。
日下 勝弘; 大原 高志; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; 栗原 和男; 細谷 孝明; 尾関 智二*; 相澤 一也; 森井 幸生; 新井 正敏; et al.
no journal, ,
茨城県がMLF施設に設置予定の生命物質構造解析装置は現存する最高性能の生体高分子用中性子回折計BIX-3の50倍以上の測定効率を目指して設計・開発が進められている。本装置はこの高い測定効率を実現するため、結合型減速材を配するビームラインに設置することが決まっている。結合型減速材からの中性子ビームはパルス時間幅が広いため、隣接するブラッグ反射が時間・空間方向に重なりを示すことが予想される。われわれはこれらの重なりを持つ反射の分離機能を含むTOF回折データ処理ソフトウェアを新たに開発しなければならない。また高い測定効率を実現するうえで、最適な検出器配置の検討も必要である。そこでわれわれは、装置性能指数及びTOF回折データを装置設計パラメータをもとにシミュレーションするプログラムを開発し、そのシミュレーションの結果をもとに、最適な検出器配置,データ測定戦略,反射分離戦略の検討を行ったのでこれを報告する。
稲村 泰弘; 梶本 亮一; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同で大強度陽子加速器及び関連実験施設の建設を進めている(J-PARCプロジェクト)。その一つである物質・生命科学実験施設(MLF施設)に設置される2台の中性子非弾性散乱分光器,冷中性子ディスクチョッパー型分光器(CNDCS)及び4次元空間中性子探査装置(四季・4SEASONS)にて使用されるソフトウェアの開発の現状について発表する。中性子非弾性散乱実験に必要とされるソフトウェアは、分光器のメンテナンス,実験条件決定,試料環境・周辺機器コントロール,測定,解析・可視化といった複雑かつ多段階な過程を、不特定多数のユーザーがスムーズに遂行できるものでなければならない。そのために実験のフローを重視し、統一された操作体系と柔軟な拡張性を持つソフトウェアの開発が必須である。現在、MLF施設の基盤ソフトウェアの設計開発と歩調を合わせ、必要とする機能とコンポーネントの設計を企業とともに進めている。設計・開発の現状と今後の計画について報告する。
長谷川 和男
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、高エネルギー加速器研究機構と共同で大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設を行っている。ここで使われるリニアックからは、3GeVシンクロトロンに25Hzで400MeVビームを供給する。リニアックは3MeVのRFQ,50MeVのDTL,191MeVの機能分離型DTL(SDTL),400MeVの環状結合型リニアック(ACS)から構成される。さらに第二期計画では超伝導リニアックで加速した600MeVのビームを核変換実験に用いる予定である。高周波の周波数は、低エネルギー部は324MHz、高エネルギー部は972MHzである。リニアックのエネルギーは、当初は181MeVで運転されるが、近い将来に400MeVまで増強する予定である。ビームコミッショニングは2006年11月から開始し、今年1月に所期のエネルギーである181MeVを達成した。ここでは、J-PARCリニアック機器の状況について報告する。
高田 慎一; 鈴木 淳市; 篠原 武尚; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 大友 季哉*; 新井 正敏
no journal, ,
ナノメータサイズのタンパク質の機能の解明や開発には、原子レベルの構造情報も含む広いQ領域の小角中性子散乱装置の開発が重要である。HI-SANSは、J-PARCの広い波長帯の大強度パルス中性子ビームを利用し、ナノからメゾスケールにおよぶ幅広いQ領域の情報を効率的に測定することができ、構造評価を協力に推進するツールとなる装置である。その装置設計の指針となる代表的な試料の一つとして、タンパク質水溶液の散乱関数をデバイ関数を用いて評価し、広いQ領域において、どの程度の分解能が必要なのか議論する。
長谷川 勝一; 麻生 智一; 達本 衡輝; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦*; 櫻山 久志; 加藤 崇
no journal, ,
JSNS(日本核破砕中性子源)ではモデレータとして超臨界圧水素を採用し、そのための水素循環システムを構築している。このシステムでは水素の圧力を、下は臨界圧の1.3MPs、上は設計値の2.0MPaに保持する必要がある。モデレータ部の熱負荷は陽子ビームの核発熱によって変動する。とくにビームのオン,オフ時には最大となりビーム出力が1MWのときに、核発熱は最大値3750Wとなる。それゆえ水素システムには圧力制御装置が必要である。このために、アキュムレータとヒータから構成されるハイブリッド圧力制御システムを採用した。ヒータは核発熱の変動による熱負荷を補償するものであり、アキュムレータは可変容積を持つことによって圧力変動を緩和するものである。ハイブリッド圧力制御システムの設計のためには核発熱変動時における、系の圧力変動の評価をする必要がある。本研究では、そのために解析コードを整備し、さまざまな場合における解析を行った。この解析をもとに、アキュムレータの容積を決定し、ハイブリッド圧力制御によって圧力変動を0.15MPaに押さえることができるのを確認した。
新井 正敏
no journal, ,
当会議では中性子実験装置,加速器,中性子源と分野ごとに分かれたセッションが開かれる。そこで中性子実験装置関係の7つのセッションで発表される最新の研究成果,開発状況などからなる全37の発表をまとめ、会議最後にあるプレナリーセッションにおいて報告をする。