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及川 健一; 前川 藤夫; 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.
no journal, ,
平成15年度より建設を開始し、平成19年度に完成したJ-PARCの中性子源特性試験装置(NOBORU)は、JSNSの初中性子発生に向け準備をすすめてきた。平成20年5月30日にJSNSはDay-1を迎え、特性試験装置は14時25分にJSNS中性子ビームのファーストショット観測に成功した。5月,6月,9月のコミッショニング期間を通して、NOBORUはJSNSの基本的な中性子特性を多角的に検証した。具体的には(1)中性子強度・スペクトル,(2)パルス特性,(3)輝度分布等の測定である。特にJSNSの設計検証として最重要項目である中性子束とパルス特性については、現段階の統計精度・陽子ビーム強度においてではあるが、実測値と計算値がよく一致している。これらの検証結果は、計算に裏打ちされたJSNSの設計・製作・据付けが正しくなされていることを示しているものと考えられる。当日は、特性試験装置で得られたコミッショニングデータについて、解析結果を提示したい。
梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中村 充孝; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 水野 文夫; 柴田 薫; et al.
no journal, ,
「四季」はJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されるチョッパー型非弾性散乱装置の一つであり、数100meV以下のエネルギー領域で中分解能ながら従来の装置に比して飛躍的な測定効率の向上を目指した装置である。今年度後半からの供用開始に向けて現在建設が急ピッチで進められ、9月には一部の機器が未整備ながらも中性子ビームを使用した試験調整運転を開始した。本発表では「四季」の建設状況を9月のビーム実験の結果も交えながら報告する。
高橋 伸明; 柴田 薫; 中島 健次; 新井 正敏; 中川 洋; 藤原 悟; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*
no journal, ,
背面反射型中性子非弾性散乱分光器(BSS)DNAは、平成20年度よりJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)への建設を着手した。DNAは最も強度の高い結合型減速材を線源に選択し、パルス整形チョッパーを用いることで、大強度と高分解能を同時に狙った分光器である。チョッパーの開口時間の可変性を利用し、実験者の要求に応じた強度・分解能(1
eV
17eV)が選択可能となるよう設計した。一方、パルス整形の特徴として、エネルギー範囲が
40eV程度に制限される。この2点で、米国ORNL研究所SNS施設のBASIS分光器とは大きく異なる。BASISは、パルス波形が最も鋭い反面強度が最も弱い非結合型ポイズン減速材を線源に選択し、線源からの白色中性子をパルス整形せずに用いる。このため3eV程度の分解能(固定)で、250eV程度のエネルギー範囲が得られる。DNAでは、Siアナライザーの弾性エネルギー周辺以外のエネルギーのパルス整形され試料に到達する中性子ビームを余すところなく測定に用いる技術(RRM: Repetition Rate Multiplication)を搭載し、その測定範囲を高効率で(例えば7meVまで)拡大することを計画している。発表では、RRMの手法と効果を示し、実現に向けた課題とその解決法について議論する。
中谷 健; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 安 芳次*; 稲村 泰弘; 新井 正敏
no journal, ,
J-PARC/MLFでは2008年5月より中性子散乱実験装置のコミッショニングが始まり、同時にデータ集積(DAQ)ソフトウェアや解析ソフトウェアのコミッショニングも進められている。実験ユーザーはこれらのソフトウェアを現在われわれがMLFで整備中のソフトウェアフレームワークを通して利用することになる。ソフトウェアフレームワークにおいては、実験ユーザーはワーキングデスクトップと呼ばれるスクリプト言語Pythonを使用したユーザーインターフェースからさまざまなソフトウェアをネットワーク越しにシームレスに使用することができる。発表ではMLFにて整備されつつある計算環境ソフトウェアフレームワークの現在の状況を報告する。
熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智
no journal, ,
DNP法は試料中に混入された電子スピンから核スピンへ、電子-核二重共鳴法により偏極移動させることで、高い核スピン偏極度を得る手法である。安定ラジカルの化学ドーピング、もしくは放射線・光照射によって、試料中の特定部位にのみラジカルを局在させ、その部位のみを偏極することができれば、スピンコントラスト変調法の自由度が増し、より多くの構造因子が決定できる。近年、Paul Sherrer Institute(PSI)のvan den Brandtらは、正負偏極を誘起する2周波数のマイクロ波を一定のシーケンスで照射することで、ラジカル周囲の核スピンのみを選択的に偏極する2ch-DNPの技術を開発した。われわれは本法を用いて、空間選択的核スピン偏極とSANSを用いた、多成分複合体の構造決定を目指した。
吉永 真希夫; 田村 格良; 米田 政夫; 山本 和喜; 佐川 尚司
no journal, ,
原子力機構のJRR-3では、冷中性子源発生装置(CNS)から発生した冷中性子を中性子導管により輸送し、各実験装置に供給している。このCNSの性能は、取り出せる冷中性子数が多いほど良く、冷中性子数は、減速材容器の材料, 寸法, 形状, 位置, ボイド率等に大きく左右される。JRR-3の冷中性子ビーム10倍化計画の中で中性子数を現行容器の2倍の強度にする減速材容器の高性能化を進めており、アルミ材で船底形状の減速材容器の設計を行い、試作器を製作した。設計上、液体水素を貯留している減速材容器は、原子炉の炉心を囲む重水タンク内に設置された構造をもっている。このため、設計・製作するうえで「JSME S NA-1-2005『発電用原子力設備規格 維持規格』」及び「15科原安第13号『試験研究用原子炉施設入棺する構造等の技術基準』」に従った容器強度が求められる。そこで、これらの技術基準に従い、最高運転圧力0.3MPaの1.5倍である0.45MPaまでの内圧条件と運転時最大0.2MPaの外圧が生じるため、0.2MPaの外圧条件でABAQUSコードを用いた解析を行った結果、どちらも弾性範囲内での変形であった。また、実際に行った耐圧試験も弾性変形範囲内で変形挙動も解析と一致しており、原子炉構造に対する両技術基準上問題ないことを確認した。
田村 格良; 山本 和喜; 羽沢 知也; 吉永 真希夫; 米田 政夫; 佐川 尚司
no journal, ,
JRR-3の高性能化の一環として冷中性子ビームの増強計画を進めており、このためには、実験装置までの冷中性子ビームの輸送効率を上げることが重要となっている。そこで、これまでシミュレーションによりそれぞれの実験装置に適切な冷中性子ビームを供給する中性子導管の仕様を検討してきた。冷中性子ビームの輸送効率改良のため、現在のNiミラーから、スーパーミラー(3Qc, 80%)を使用した中性子導管に置換することが現実的な仕様と判断した。中性子導管は長さ850mmの鏡管ユニットを約30本接続しており、今後、増強計画を効率的に進めるために、一部分をスーパーミラー使用の鏡管ユニットに置換した場合の冷中性子ビーム輸送効率の計算を行った。その結果、中性子導管の断面積が同じ場合、C3-2ビームポートにおいてはすべて置換することで5.8倍の増強が得られるが、曲導管部のみの交換でも2.1倍の増強が得られることが明らかになった。また、生体遮蔽内に設置してある中性導管の性能が輸送効率に大きな影響を与えることが明らかになり、上流から鏡管ユニットを置換することが望ましいことがわかった。
Mg
O
, Cu
Ag
CrOにおける磁気相関梶本 亮一; 松田 雅昌; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 奥田 哲治*
no journal, ,
デラフォサイト酸化物CuCrO
は二次元三角格子の一つとして古くから研究され、反強磁性転移温度
=26K以下でCrスピンが120
構造をとることがわかっている。ところが近年CrサイトにMgをドープすると帯磁率の変化を伴って電気伝導度が著しく変化することや、CuサイトにAgをドープすると転移温度の変化とともに磁気比熱の振る舞いが三次元相関的なものから二次元相関的なものへとクロスオーバーすること等が明らかになった。そこで、本研究では中性子散乱実験によりCuCrOの磁気相関がMg, Agドープによってどのように変化するか調べた。その結果、Mgドープした場合ではスピンの向きは変化するものの磁気構造は大きくは変化しないのに対し、Agドープした場合では特に以上で顕著な二次元的相関が観測され、それがスピンの動的揺らぎによるものであること等が明らかになった。
の結晶構造と伝導経路解析井川 直樹; 田口 富嗣; 深澤 裕; 山内 宏樹; 内海 渉
no journal, ,
リチウムイオン電池材料の正極材の候補材・Li(Co,Ni,Mn)Oの一つであるLiCo
NiMnOについて、中性子回折実験を行い、Rietveld法によって結晶構造を解析した。この結晶構造は、代表的な正極材であるLiCoOやLiNiOと基本的に同じ構造(空間群:
-3
)であり、3
, 3
, 6
の各サイトを各々Li, (Co, Ni, Mn), 酸素が占める。LiNiOではLiサイトにNiが入り込むことが知られている。本解析の結果、LiCoNiMnOでもLiサイトの一部にNiが入り込んでいることがわかった。しかしながら、その置換率は約3.8%程度と見積られ、この値はLiNiOに比較して著しく小さく、Niの一部をMnやCoで置換することは、NiのLiサイトへの入り込みを低減させる効果があることがわかった。発表では、結晶構造解析に加え、MEMによるLiイオンの伝導経路を検討した結果を報告する。
石角 元志; 梶本 亮一; 社本 真一; 新井 正敏; 伊豫 彰*; 宮沢 喜一*; Shirage, P. M.*; 鬼頭 聖*; 永崎 洋*; Kim, S.-W.*; et al.
no journal, ,
鉄砒素高温超伝導体の母相であるLaFeAsO粉末試料に対して英国ISISのMERLINにて中性子非弾性散乱実験を行った。約140Kのスピン密度波状態へ相転移温度付近で、Q1.2
及び2.5に磁気散乱が観測された。観測されたQに関して非対称なピーク形状は2次元磁気散乱ロッドに対応していることがわかった。
丸山 龍治; 山崎 大; 海老沢 徹*; 曽山 和彦
no journal, ,
スーパーミラーを用いる中性子ビーム集光法は、反射における色収差がないのでJ-PARC等のパルス中性子源に適している。しかし、スーパーミラーからの反射ビームには入射角と反射角が等しくない散漫散乱成分が含まれる。NiC/Tiスーパーミラーからの散漫散乱強度はNi/Tiのそれよりも1桁以上小さく、集光素子への応用に適している。本研究では、スーパーミラーからの散漫散乱強度が減少するメカニズムを明らかにすべく、Ni及びNiC膜の結晶構造とNi/Ti及びNiC/Ti多層膜の界面構造の解析を行った。その結果、面内の相関長が小さく面間の相関長が大きい多層膜によりスーパーミラーからの散漫散乱強度が抑えられることがわかったので、実験及び解析結果に関する発表を行う。
中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; 片桐 政樹; 曽山 和彦; Rhodes, N.*; Schooneveld, E. M.*; 筒井 紀彰*
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学研究施設(MLF)、BL19の工学材料装置「匠」には10台の大面積1次元シンチレータ検出器がインストールされる。われわれは本検出器の高検出効率化を図るためZnSシンチレータを開発してきた。本発表では、開発したZnS/
LiF及びZnS/
BO
を検出器に装填した場合の中性子検出器の特性試験結果について報告する。シンチレータとしては中性子コンバータであるLiF及びBOの量を標準品よりも増大するということを基本に製作した。これらを匠実機検出器と同一の構造を有する27ピクセル検出器に装填し、中性子計数,
線感度,バックグランド計数等の試験評価を行った。その結果、これまでISISで使用されてきた標準品と比較して、2030%の中性子検出効率が改善すること、線感度は同等であることを確認した。
中川 洋; 城地 保昌*; 北尾 彰朗*; 片岡 幹雄
no journal, ,
一般に蛋白質は、水和することで200240Kの温度領域で動力学転移が見られる。本研究では、蛋白質の動力学転移がなぜ水和で生じるのかを明らかにすることを目的とし、非干渉性中性子散乱と分子動力学計算によって動力学転移における水和水の構造やダイナミクスを調べた。蛋白質の水和量を段階的に変えて動力学転移を測定したところ、水和量が約0.37(g water/g protein)以上で動力学転移が顕著に現れることがわかった。なぜ動力学転移がこのような水和依存性を示すのかを明らかにするために、中性子散乱の同位体効果を利用して水和水のダイナミクスを直接観測した。その結果、転移温度以下の低温では水和量に関係なくタンパク質と水分子の揺らぎの大きさはほぼ同じであった。また転移が生じない低い水和量の場合では転移温度以上でもやはりタンパク質とほぼ同じであった。一方、動力学転移が生じる高い水和量の場合には転移と同時に水和水の揺らぎが大きくなっていることが明らかになった。蛋白質表面の水和水の構造的な考察から、約0.37(g water/g protein)の水和量を超えると水和水間の接触が顕著になると考えられた。分子動力学計算によって蛋白質の水和構造とダイナミクスを調べた結果、高い水和量では水和水間の水素結合ネットワークが蛋白質表面を取り囲み、水素結合ダイナミクスが活発になることがわかった。動力学転移は、水和水ネットワークのダイナミクスとのカップリングによって生じるといえる。
明午 伸一郎; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 小野 武博; 池崎 清美; 原口 哲也; 圷 敦; 坂元 眞一; 藤森 寛*
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源(JSNS)のビームコミッショニングが開始された。2008年5月30日10時15分に、わずかの1ショットのビームで中性子ターゲットまでビームを輸送することに成功した。その後に19ショットで陽子ビームの軌道調整を行った後に、わずか1ショットのビームで中性子ビームの生成を確認できた(14時25分)。中性子ターゲットにおける陽子ビームのプロファイルを得るために、アルミフォイルを水銀ターゲット上に設置し、放射化法により測定を行った。アルミフォイルは人が直接取り外すために、2000ショットに制限を行った。放射化法を行うためには、ビームの安定性が重要な鍵となるが、加速器からのビームは非常によく安定しており、ビームのふらつきの問題がないことが確認された。測定で得られたビームの広がりは、上流側のプロファイルモニターの結果から予想される値とよい一致を示した。これにより、陽子ビーム輸送系は、ほぼ設計通りとなっていることが確認された。現在までは4kWの運転を行っているが、将来のコミッショニング計画に関しても簡単に報告する予定である。
藤 健太郎; 山岸 秀志*; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 越智 敦彦*; 谷森 達*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、大強度の核破砕中性子を利用する中性子散乱実験施設(物質・生命科学実験施設:MLF)が存在する。大強度パルス中性子を有効に利用するためには、高速応答,高位置分解能,高検出効率等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要である。ここではマイクロピクセル検出素子を用いたガス二次元中性子検出器(micro-pixel gas chamber: MPGC)の特性評価を行った結果を報告する。有感面積50
50mm,検出ピクセル間隔0.4mmのマイクロピクセル検出素子を使用した。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガス(He+CF
)を用い、中性子と
Heとの相互作用により生成する二次粒子を検出している。封入ガス中での二次粒子の飛程に関して実測、及びシミュレーションを行ったところ、両結果が一致していることを確認した。よって二次粒子により生成する電子信号を正確に検出しており、二次元中性子検出システムとして正常に動作していることがわかった。
高橋 伸明
no journal, ,
本発表は、発表者が第6回日本中性子科学会奨励賞を受賞したことに対する受賞招待講演である。発表者が2005年4月に日本原子力研究所(当時)の博士研究員として採用されてから現在までの、J-PARCパルス中性子源に建設中の非弾性散乱実験装置DNAの高度化に関する複数の研究を評価対象としたものであるため、それらについて講演を行う予定である。
MnO
(
Ho, Er)の磁気カイラリティの研究脇本 秀一; 武田 全康; 加倉井 和久; 木村 宏之*; 福永 守*; 西畑 敬介*; 野田 幸男*; 十倉 好紀*
no journal, ,
サイクロイド構造に由来するスピンカイラリティの分極への寄与を明らかにするため、MnO(Ho, Er)単結晶を用いて電場中偏極中性子回折実験を行い、スピンカイラリティと分極の対応関係を調べた。CM相では電気分極とスピンカイラリティの比例関係がよく成り立っており、分極とカイラリティが密接に相関することを示唆する結果を得たが、CM相からLT-ICM相への転移において、電気分極の減少はスピンカイラリティの減少を伴わず、スピンカイラリティのみで全温度領域の分極を説明するのは困難であることが示唆された。
中島 健次; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 長壁 豊隆; 脇本 秀一; 中村 充孝; 伊藤 晋一*; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; et al.
no journal, ,
J-PARC、物質・生命科学実験施設の冷中性子チョッパー型分光器・アマテラスは、冷中性子熱中性子領域の非弾性散乱,準弾性散乱実験を大強度,高分解能で行うことのできる実験装置であり、2009年初頭稼働開始を目指して現在順調に建設が進んでいる。今回は、アマテラスやアマテラスに採用されている機器の詳細,アマテラスの建設の状況,アマテラスによって展開される研究の展望等を報告する。
柴田 薫; 高橋 伸明; 中川 洋; 藤原 悟; 中島 健次; 新井 正敏; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*
no journal, ,
J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)パルス中性子源に一部建設が開始されている背面反射型Si結晶アナライザー分光器DNAの仕様検討結果について報告する。DNA分光器は結合型液体水素減速材をみるBL02ビームラインに設置を予定し、線源からL=7.7m付近に設置される350Hzで対向回転する2枚のディスクチョッパーにより中性子パルスを整形する。そのあと中性子ビームは線源からL1=43m位置の分光器内試料位置へスーパーミラーガイド管で輸送される。分光器真空槽内には、Si(111), Si(311)結晶が貼り付けられたAl製球面アナライザーバンクが試料からL=2.3m位置に左右対称に設置されアナライザーブラッグ角度87.5を保つように試料フランジ周辺に3HePSD検出器が設置される。期待されるエネルギー分解能はSi(111)の場合約1eV, Si(311)の場合約5eVを想定している。測定範囲も40eV程度でスキャン中心エネルギーを自由に移動して非弾性散乱領域でも約1eVの分解能で測定が可能なことが特徴である。上記以外に内包的なバックグラウンド要因の検討結果なども報告を予定している。
坂佐井 馨; 中村 龍也; 盛合 敦; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 阿部 淳; 相澤 一也; 曽山 和彦; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学研究施設(MLF)に設置された工学材料装置「匠」は2008年12月の共用開始に向け、2008年9月に中性子ビームを受け入れコミッショニングが開始された。匠は主に中性子による残留応力測定や内部観察による新材料開発を目的とし、このため中性子検出器として、大面積の1次元シンチレーション検出器を製作した。製作した検出器は本体外形8051370217mm,重量120kgの大型検出器で、検出器1台あたり360chのピクセル数を有し、位置分解能性能は3mm、中性子検出効率は
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である。9月のコミッショニング時には90度位置に本検出器が2台設置され、試料のTOF回折実験を行い、エレクトロニクスを含めて良好に作動することを確認した。本年度末には残り8台が設置予定である。本発表では、匠用に開発・設置された中性子検出器の現状について報告する。