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廣瀬 健太郎; 古高 和禎; 原 かおる; 原田 秀郎; 木村 敦; 金 政浩*; 北谷 文人; 小泉 光生; 中村 詔司; 大島 真澄; et al.
no journal, ,
使用済み核燃料に含まれるマイナーアクチノイド核種や長寿命核分裂生成物の核変換技術開発及び革新的原子炉システムの開発には、これらの核種の中性子核データの精度向上が不可欠である。本研究では、J-PARC/MLF/ANNRIのNaI(Tl)スペクトロメータを用い、Np-237の中性子捕獲反応の断面積を測定した。
高橋 伸明; 高田 慎一; 坂口 将尊*; 小嶋 健児*; 粉川 広行; 小林 誠*; 阿久津 和宏*; 田中 志穂*
no journal, ,
MLFでは、ユーザーに安全かつスムースに実験を計画・準備・実施してもらうため、放射線・化学・機器・電気・ガス・計算環境・レーザ等の安全,支援,施設整備・維持・管理を行う業務タスクチームが組織されている。この中で化学安全チームは、原子力機構,高エネルギー加速器研究機構を母体とするJ-PARCセンター員とその業務協力員,CROSS東海職員,茨城県からの協力員を含めた総勢13名のメンバーで構成されており、安全審査,試料情報管理,試料準備のサポート、あるいは実験準備室の維持・管理・整備等の業務を行っている。
柴田 薫*; 高橋 伸明; 山田 武*; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.
no journal, ,
J-PARCセンター物質生命科学実験施設MLFの結合型中性子ビームラインBL02に建設設置された背面反射型TOF分光器の仕様及びコミッショニング状況について報告する。本装置は、完全結晶のSiウエハを背面反射条件でアナライザー用いて、最終的な非弾性散乱エネルギー分解能1.5micro-eVを目指している飛行時間型中性子非弾性散乱分光器である。主な分光器デバイスは2012年2月末までに建設を終了し、3月からコミッショニング測定を開始した。また、一部2012Aの共用実験を2012年6月以降実施して興味ある研究成果が得られている。なお現在、主要分光デバイスであるパルス整形用の高速ディスクチョッパーが開発調整中のため、結合型線源からのパルスソースをそのまま試料に照射して散乱中性子をSi111反射でエネルギー分析を行いエネルギー分解能12micro-eVでコミッショニング実験、共用実験を実施している。2012年10月以降のマシンタイムでは、パルス整形用の高速ディスクチョッパーを運用して高エネルギー分解能1.5micro-eVでのコミッショニング,共用実験を計画している。
服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 鍵 裕之*; 八木 健彦*
no journal, ,
PLANETは、BL11に建設された世界初の高温高圧専用の中性子分光器である。その最大の特徴は、高温高圧発生に優れたマルチアンビル型高圧発生装置を用いて、約20万気圧2000度にある物質の状態を中性子を用いて調べられる点にある。2008年度から建設が始められ、2012年4月よりビームコミッショニングを行った。本発表ではこれまでに明らかとなった装置の性能を紹介する。PLANETは、さまざまな高圧ユーザーの実験を想定し、結晶のみならず液体の構造解析が行える仕様となっている。分解能を実測した結果、
d/d=約0.6%が実現しており、ほぼ設計値(0.5%)に近い性能が出ていることがわかった。また、高圧実験において最も重要なバックグラウンド除去であるが、試料直近に配置されたミニ四象限スリット及びラジアルコリメータを用いて、視野を3mm角に限定することができ、被加圧体の中の試料のみ情報が取得できることを確認した。今後、この秋よりProjectメンバーによる使用が始められ、来年度から一般ユーザーに開放される予定である。
武田 全康; 山崎 大; 林田 洋寿; 久保田 正人; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 朝岡 秀人; 山崎 竜也; 吉田 登*; 坂口 佳史*; et al.
no journal, ,
MLFのBL17に設置された偏極中性子反射率計「写楽」は、2012年1月より中性子ビームを受け入れ、3月からは、コミッショニングと並行して一般利用実験を開始した。本反射率計は、MLFで偏極中性子を物性実験に本格的に利用することのできる最初の装置で、反射中性子の偏極度解析も可能である。また、非偏極中性子反射率計としての利用も可能であり、自由表面・界面を除くさまざまな研究テーマに利用できる。発表では、コミッショニングの過程で標準試料を使って得られた「写楽」の基本性能と、今後の整備計画について発表する。
山田 武*; 柴田 薫*; 高橋 伸明; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 福嶋 喜章*; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; et al.
no journal, ,
日本初のSi結晶アナライザー背面反射型分光器であるDNAは2012年2月にビームを受け入れ、3月よりコミッショニングを開始した。現在のエネルギー分解能は結合型モデレータのパルス幅に対応した約12micro-eVである。本発表では、現在までに得られたメソポーラスシリカ中の水準弾性散乱の結果と現在準備している解析ソフトの現状について紹介する。
瀬川 麻里子; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 篠原 武尚; 呉田 昌俊
no journal, ,
非破壊での2次元及び3次元可視化元素分析技術は基礎科学,応用科学,産業分野などからその開発高度化が期待されて、技術開発がなされてきた。本報ではJ-PARCにおいて高速度カメラを使用し得られたTOFイメージング画像から初めてエネルギー分解型3次元可視化を行った結果を発表する。実験はJ-PARC中性子ビームラインBL10にて高速度カメラを用いて透過中性子を測定した。撮像システムは中性子源から13.7m位置に設置し、記録速度4kHz(時間解像度250マイクロ秒/frame)、画素数512
512pixelで約10cm角の範囲を周期的に取得した。本実験では、中性子エネルギー数meV-eV領域にブラッグエッジを持つ金属(Fe, Cu)とポリエチレンを試料として用いた。得られた透過像データをエネルギーごとに画像積算処理し、3次元再構成を行った。本報では、3次元可視化画像とともに画像から得られる物質情報についても議論し、3次元可視化技術の今後の有用性を示す。
中川 洋; 米谷 佳晃; 河野 秀俊; 片岡 幹雄; 中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘
no journal, ,
DNA分子の構造の柔軟性は、タンパク質との分子認識に重要とされている。転写因子や制限酵素など特定のDNA配列に結合するDNA結合蛋白質は、DNAとの水素結合など直接的な相互作用のみならず、配列によって生じるDNA構造の違いにより配列の違いを認識している(間接認識)ことがわかっている。この間接認識を詳細に調べるためには、DNA構造の柔軟性を知る必要がある。これまでに、系統的にDNAの配列を変えた計算機シミュレーションにより、配列パターンとDNA構造の柔らかさに相関があることを示されている。本研究では、DNA分子の柔軟性が異なると予測されているCGCGAATTCGCG(硬い)とCGCGTTAACGCG(柔らかい)の配列のDNA分子について、MLFのアマテラス装置を用いて水和粉末試料の中性子非弾性散乱スペクトルを得た。さまざまな温度での実験データと計算機シミュレーションを組合せた解析から、DNAの動力学転移は塩基配列に依存せず観測されることがわかり、動力学転移温度以上でDNA構造の揺らぎに違いがあることが示唆された。当日は、配列依存的な構造の柔軟性とDNA分子の揺らぎとの関係について議論したい。
徐 平光; 伊藤 崇芳*; Harjo, S.; 秋田 貢一; 相澤 一也; Vogel, S. C.*; Kockelmann, W.*
no journal, ,
Neutron diffraction may easily obtain the bulk information of various materials from the ex-situ/in-situ stress/strain change, the crystallographic structure evolution to the crystallographic preferred orientation rotation because of high penetrability of neutron beams. Though two angle dispersive diffractometers have been upgraded at JAEA for bulk texture evaluation of coarse-grained materials, structure-anisotropic materials, low symmetric materials as well as various metallic materials, the measurement speed is slow which makes it difficult to carry out in situ texture measurements. In order to improve measurement efficiency and increase the accessibility for general users, the time-of-flight neutron diffraction bulk texture evaluation technique is being developed urgently. Here, our bulk texture measurement research and development activities on TAKUMI will be introduced, including our recent experiment results using overseas time-of-flight neutron diffraction facilities.
徐 平光; 鈴木 徹也*; 伊藤 崇芳*; 石垣 徹*; 森井 幸生*
no journal, ,
As a comprehensive material evaluation platform funded by Ibaraki Prefecture, iMATERIA neutron diffractometer at J-PARC/MLF is broadening its application fields and will be used to monitor the in situ microstructure/texture evolutions during thermomechanically controlled processes of advanced materials. Our previous experiments carried out with the other neutron diffractometers suggested that in order to improve the evaluation precision of bulk textures, the time-of-flight neutron detectors need to be grouped into small pixels to enhance the spatial resolution, and proper sample rotations are valuable to increase the pixel data coverage in the angle space. Therefore, the iMATERIA neutron detectors of the backscattering, 90 degrees, and low angle bank are divided into 358 pixel groups, which are more than those of the LANSCE/HIPPO neutron diffractometer (30 pixel groups) and the ISIS/GEM neutron diffractometer (166 pixel groups). If the beam shading effect of the goniometer body during the sample rotation is not taken into consideration, the pixel data will cover the full pole figure within 5 times of 2-axes rotations.
藤原 悟; 山田 武*; 松尾 龍人; 高橋 伸明; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 柴田 薫*
no journal, ,
アミロイド線維は、種々の疾病の患者に見られる繊維状の蛋白質異常凝集体である。疾病発症機構の解明には、このアミロイド線維形成機構の解明が重要である。アミロイド線維形成機構解明には、特に蛋白質ダイナミクスの特徴づけが重要と言われている。そこで、われわれは、蛋白質ダイナミクスを直接測定できる中性子非弾性散乱法を用いて、アミロイド線維形成蛋白質のダイナミクスの特徴づけを行った。われわれは、ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)をアミロイド線維形成のモデル蛋白質として、測定を行った。正常状態であるD
O中のHEWL及びアミロイド線維状態としての高濃度エタノール中のHEWLについての中性子非弾性散乱測定を、J-PARCの物質・生命科学実験施設におけるダイナミクス解析装置DNAを用いて行った。得られたデータの解析の結果、正常状態及びアミロイド状態において、蛋白質ダイナミクスが異なることが明らかとなった。特に、アミロイド状態において、平均自乗変位が増大し、分子が正常状態より柔らかくなることが示された。これは、アミロイド線維形成と蛋白質のダイナミクス異常との相関を示唆する。
甲斐 哲也; 前川 藤夫; 加美山 隆*; 瀬川 麻里子; 大井 元貴; 原田 正英; 篠原 武尚; 佐藤 博隆*; 鬼柳 善明*
no journal, ,
パルス中性子を用いるイメージング装置「物質情報3次元可視化装置」が世界に先駆けてMLFのBL22に建設中である。本装置で実現される新たなイメージング手法のうち、核種に固有な中性子エネルギーにおいて断面積が急激に大きくなることを利用し、元素の同定と定量化を行う手法である共鳴吸収ラジオグラフィについて報告を行う。共鳴吸収ラジオグラフィは、北海道大学のパルス中性子源HUNSやMLFの中性子源特性試験装置NOBORU(BL10)でテスト実験が進められており、ナトリウム,マンガン,コバルト,銅,亜鉛,モリブデン,銀,カドミウム,インジウム,タンタル,金について共鳴吸収ラジオグラフィが可能であることが示された。この他の元素について、代表となる共鳴ピークを選択し、そのピーク断面積,幅及びエネルギーをもとに、共鳴吸収ラジオグラフィの適応性を評価した。評価結果は、パルス中性子イメージングの専用装置の利用分野のさらなる拡大を図るうえで、有用な情報となる。
達本 衡輝; 麻生 智一; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦; 櫻山 久志; 長谷川 勝一
no journal, ,
J-PARCの物質生命科学実験施設は、陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、発生した高速中性子をモデレータである1.5MPa, 20K以下の超臨界圧の低温水素と衝突を繰り返すことにより減速した冷中性子ビームによる中性子散乱実験を行う実験施設である。低温水素システムは、3台の水素モデレータに超臨界圧水素を供給し、そこで発生する核発熱(1MW陽子ビーム時に3.75kW)を強制冷却するための冷凍設備である。これまで、ヘリウム冷凍機の熱交換器において、徐々に圧力損失が増加し、その結果、循環流量低下と冷凍能力不足を引き起こし、2週間以上の安定な低温維持運転が困難であった。その原因は、運転中に圧縮機の下流部にある活性炭吸着器から徐々に離脱した不純物(特に、水分)の熱交換器表面への吸着現象であることがわかった。そこで、この残存する水分を効率よく除去するために、乾燥器,低温精製器、及び、再生用加温ヒータからなる精製システムを新たに導入し、2012年、初めて3か月の長期に渡る連続運転に成功した。
水素化物の
SRによる研究伊藤 孝; 髭本 亘; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*; 西山 樟生*; 松崎 禎市郎*; 友野 大*; 小林 洋治*; 坂口 辰徳*; 陰山 洋*
no journal, ,
BaTiOは誘電材料や圧電素子として電子機器に広く用いられている。その歴史は古く、1940年代に初めて合成されて以来、機能改良・新機能開発が継続して進められ、今日に至っても電子産業を支え続けている。その一環として水素化の試みがあったが、結晶中に取り込ませることができた水素の量は酸素の量に対してわずか0.1%程度であった。そのような中、最近、低温還元法により水素濃度約20%のBaTiO水素化物の合成に成功したとの報告がなされた。この手法により合成されたBaTiO水素化物は、比較的低温(約400
C)で水素ガスを放出する能力を持つため、水素貯蔵材料として高い将来性がある。われわれはBaTiO水素化物中の水素の状態を微視的な観点から明らかにすることを目的に、水素濃度0-15%の試料に対してミュオンスピン緩和(SR)測定を行った。このような置換系においては試料の均一性が常に問題になるため、微視的かつvolume sensitiveなプローブであるSRによる測定は非常に重要である。15Kにおいて水素濃度依存性を測定したところ、
H核双極子に起因するミュオンスピン緩和が系統的に変化する様子が観測された。試料に由来する信号のほぼ100%がこの緩和を示すことから、水素は結晶全体にわたってほぼ均一に分布していると考えられる。
羽賀 勝洋; 直江 崇; 粉川 広行; 涌井 隆; 木下 秀孝; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCの水銀ターゲット容器では、大強度のパルス陽子ビーム入射に伴い水銀中で発生する圧力波で誘起される容器壁面のキャビテーション損傷が、容器寿命を左右する重要な要因となる。水銀ターゲット容器初号機から試験片を切り出し、表面観察及び損傷計測を行った結果、最大損傷深さは事前予測値600mに対して実測値250mであった。また、損傷が特定の箇所に顕著に観察されるなど、評価手法の最適化や損傷発生のメカニズムを解明するうえで重要なデータが得られた。これまで行ったビームスタディでは、レーザードップラー振動計により、陽子ビーム条件の違いに応じた振動の変化を捉えられることを確認し、計測手法の有効性を確認した。また、さらなる高出力化に向けたターゲット容器の改良設計を行っている。ビーム窓部に設けた二重壁構造で、狭隘流路部の速い水銀流れにより、キャビテーション気泡の攻撃性が弱められると考えられるが、最近の研究で二重壁構造自体がキャビテーション気泡の成長を抑制する効果があることがわかった。
原田 正英; 及川 健一; 前川 藤夫; 大井 元貴; 酒井 健二; 明午 伸一郎; 篠原 武尚; 高田 弘
no journal, ,
J-PARC・物質・生命科学実験のBL10(中性子源特性試験装置"NOBORU")は、中性子源特性測定が行われるとともに、テストポートとしての汎用性を生かした、開発,研究,試験に供されている。東日本大震災によって、モデレータに損傷などの異常がないか、発生する中性子の特性を測定することで、確認する必要があった。そこで、運転を再開した2011年12月にBL10にて中性子スペクトルを測定した。その結果、ほぼ震災前と同程度の中性子強度や中性子スペクトルが得られていることがわかり、モデレータの健全性を確認できた。また、大強度運転に向けて、中性子強度の陽子ビーム強度及び入射位置に対する依存性を測定した。テストポート利用では、中性子イメージングの基礎実験のほか、MLFの実験装置群に実装されたさまざまな二次元検出器の性能確認、二次元集光ミラーによる集光実験、強磁場下での構造物性研究などが実施され、さらに、緊急課題として、J-PARCのニュートリノグループによる光センサーの実機照射試験が行われ、目的とした成果が得られた。
久保田 正人
no journal, ,
物質の表面や異種の物質が接する界面付近では、2次元性や電子状態の閉じ込め効果により、バルク系では見られない新奇な物理現象が発現することが知られている。ペロブスカイト型マンガン酸化物LaMnOとSrMnOは、バルク状態においてはともに反強磁性絶縁体であるにもかかわらず、超格子薄膜(LaMnO)
/(SrMnO)
では、積層枚数(m,n)により、強磁性絶縁体相,強磁性金属相,反強磁性絶縁体相などといった多彩な相図が示されている。しかし、これらの物性に関するメカニズムの詳細については明らかになっていない。MLFのビームライン17に建設した垂直型偏極中性子反射率計(SHARAKU:写楽、2012年2月一般共用実験開始)では、磁性多層膜の研究、特に、交換結合膜や酸化物磁性材料などにおける表面・界面付近の磁性が物性に果たす役割を解明するうえで有用な磁性情報を捉えることが可能である。今回、(LaMnO) /(SrMnO)での表面・界面磁性の役割を解明するための偏極中性子反射率測定や相補的な放射光実験の現状と今後の研究展望について発表する。
武田 全康; 山崎 大; 林田 洋寿; 久保田 正人; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 朝岡 秀人; 山崎 竜也; 吉田 登*; 坂口 佳史*; et al.
no journal, ,
MLFのBL17に設置された偏極中性子反射率計「写楽」は、2012年1月より中性子ビームを受け入れ、3月からは、コミッショニングと並行して一般利用実験を開始した。本反射率計は、MLFで偏極中性子を物性実験に本格的に利用することのできる最初の装置で、反射中性子の偏極度解析も可能である。また、非偏極中性子反射率計としての利用も可能であり、自由表面・界面を除くさまざまな研究テーマに利用できる。発表では、コミッショニングの過程で標準試料を使って得られた「写楽」の基本性能と、今後の整備計画について報告する。
Gong, W.; 相澤 一也; Harjo, S.; 阿部 淳; 岩橋 孝明; 神山 崇*
no journal, ,
A new series magnesium alloys with the microstructure consisted of HCP-Mg and LPSO (Long-period stacking ordered structure) phase, which exhibit good mechanical properties, have attracted great attention. To clarity the morphology and crystal structure of the LPSO phase is the key point to understand the strengthening mechanisms in these new magnesium alloys. Neutron diffraction experiments were performed by beam line 19 TAKUMI at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) to investigate the bulky average crystal information like phase fraction, lattice parameter, texture, etc. in Mg-Zn-Y alloys.
渡辺 聡彦; 酒井 健二; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 明午 伸一郎; 高田 弘
no journal, ,
MLF全体制御システム(MLF-GCS)は、中性子ターゲットステーションのための進歩的で独立した制御システムで、専用監視操作システム用コンピュータ(PC)から光リンクを介して、MLF内の機器を制御している。監視操作PCには、MLFの安全な運転制御を確実に行うために、プラント制御で実績のあるiFIX-SCADAを基盤ソフトウェアとして採用している。現行システムは、ビーム運転開始以来、MLFの安全な運転制御を実現し、設計通り十分に機能してきた。一方で、現行システムは、OSやPC選択の自由度が小さく、OSやPCが年々アップグレードする環境下で対応力が伴わず、保守管理がしづらくなる問題があった。そこでわれわれは、基盤ソフトウェアを加速器制御で使用されるEPICSとCSS(大規模制御システムを監視操作するために開発されたツールキット)をベースにしたシステムに切り替え、現在の運転制御機能を維持しながら保守管理性に優れた次期システムを構築することにした。現在は、EPICS, CSS, Takebishi-OPC, Postgre-SQLなどをインストールした次期システムのプロトタイプ機を構築し、稼働及び組合せ試験を進めている。