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中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 本田 克徳; 曽山 和彦; 片桐 政樹*
JAEA-Conf 2015-002, p.391 - 398, 2016/02
J-PARC/MLFの中性子散乱実験装置用として開発してきた位置敏感型シンチレータ中性子検出器の成果をレビューする。当該検出器は主としてクリアファイバおよび波長シフトファイバとZnS/B
O
セラミックシンチレータあるいはZnS/LiFシンチレータを用いて構成される。中性子検出面積やピクセルサイズ等の検出器仕様は装填される装置ごとに異なり、とくに波長シフトファイバを用いた検出器ではその設計柔軟性を生かしてファイバ直径やファイバピッチ等が最適設計されている。発表ではこれまで開発してきた検出器の紹介に加えて
He代替検出器や将来の装置のための検出器の開発ついても議論したい。
酒井 健二; 大井 元貴; 渡辺 聡彦; 甲斐 哲也; 加藤 裕子; 明午 伸一郎; 高田 弘
JAEA-Conf 2015-002, p.593 - 598, 2016/02
安全で安定なビーム運転のために、MLFでは、統括制御、インターロック、サーバ、ネットワーク、タイミング配信システムからなる全体制御システム(MLF-GCS)を稼働している。2008年の最初の陽子ビームの受け入れ以来、MLF-GCSは、ビームパワー増強に伴うターゲット機器のアップグレードや、ユーザー実験装置の毎年の増設に対応しながらも、大きなトラブルもなく安定した運転を実現してきた。しかしながら、近年は、長期に渡る継続的な施設運転の観点から、GCSの大掛かりな改造が進められている。例えば、メンテナンス時の柔軟性を高める目的で、基盤ソフトウェアを変更することで、GCSの監視操作システムがアップグレードされた。またJ-PARCの安全体制の再構築に従い、GCSのインターロックシステムも改良された。本論文では、MLF-GCSの近年の進捗状況について報告する。
梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.
JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02
4SEASONS (
) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region (
- 
meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-
) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi- measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.
Wan, T.; 直江 崇; 涌井 隆; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 二川 正敏
JAEA-Conf 2015-002, p.76 - 87, 2016/02
J-PARCの水銀ターゲットでは、陽子線入射励起圧力波によるターゲット容器のキャビテーション損傷を低減するために先端部に狭隘流路構造を有する2重壁構造の容器を設置する計画である。本研究では、陽子線入射時に発生するターゲット容器外側の振動をレーザードップラー振動計により非接触で計測することによって、激しい損傷が形成される2重壁の内壁の損傷を診断するための検討を実施した。まず、内壁側に損傷を模擬した貫通穴を形成した場合の容器の振動速度について、数値解析及び水銀中への圧力波負荷実験により調べた。振動波形の差異を定量化するために、ウェーブレット解析を用いた比較法(WDA)を考案し、穴径に応じてわずかに振動波形が変化することを明らかにした。しかしながら、実験では、振動波形にノイズが多く重畳し、差が明瞭でなかった。そこで、ノイズを低減するために、分散分析及び共分散分析を適用した結果、穴径の増加とともに穴がない場合の振動波形との差が大きくなることを確認した。さらに、実機ターゲット容器で計測した振動波形に対して、同様の分析を実施し、流動条件のわずかな差による振動波形の変化を定量的に評価できることを示唆した。
中村 充孝; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 神原 理; Krist, T.*; 篠原 武尚; 新井 正敏; 飯田 一樹*; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; et al.
JAEA-Conf 2015-002, p.339 - 348, 2016/02
チョッパー分光分光器におけるMulti-Ei法において、すべての入射エネルギーに対して実験条件を最適化できる新規チョッパー(マジックチョッパー)を開発した。本研究では、マジックチョッパーの基本概念に加えて、モンテカルロシミュレーションや中性子透過実験で評価されたマジックチョッパーの性能について紹介する。
加藤 新一; 山本 風海; 原田 寛之; 發知 英明; 金正 倫計
no journal, ,
J-PARC 3-GeVシンクロトロン(RCS)は、1MWもの大強度出力を目指している。この大強度ビームを形成するために、負水素イオンを用いた荷電変換多重入射を行なっている。Linacからの負水素イオンは、入射点に設置された荷電変換膜によって、電子を剥ぎ取られ陽子に変換され入射される。この入射を308周回に分けて行うことで、リング内に大量の粒子を蓄えることができる。この入射の際、先に入射され周回している粒子が再度荷電変換膜に衝突し、散乱される。RCSでは、特に大角度に散乱された粒子が入射下流部でロスし、高い残留線量を生じさせていた。そこで、新しいコリメータシステムを2011年に導入し、このロスを局所化した。入射エネルギーが181MeVのビームに対して性能試験を行い、このコリメータの調整方法を開発し、効率的な局所化に成功した。2014年に入射エネルギーが400MeVに増強された際も再調整を行い、コリメータがよく機能していることを確認した。これらの結果、残留線量をメンテナンスが可能なレベルまで抑制することができた。
Harjo, S.; 相澤 一也; 川崎 卓郎; Gong, W.; 岩橋 孝明; 伊藤 崇芳*; 阿部 淳*; 中谷 健
no journal, ,
The Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" has been built at BL19 in Materials and Life Science Experimental Facility, J-PARC and is operated to promote scientific and industrial studies in various areas such as materials science and engineering and mechanical engineering. The construction of BL19 TAKUMI was completed at the beginning of 2009, and user programs have been started almost in the same time. The operation was terminated during 2011 due to the damages caused by the Tohoku earthquake, but was restarted on 2012 after the repairing and commissioning within a year. Current status of TAKUMI will be briefly introduced; (1) instrument specifications, (2) covering applications, (3) unique sample environmental devices and available experiments, (4) research examples and (5) new challenges and upgrading plans.
He neutron spin filter for high magnetic field sample environment accessories at J-PARC吉良 弘*; 林田 洋寿*; 奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 鈴木 淳市*; et al.
no journal, ,
The magnetic shield design study for the in-situ SEOP polarized He neutron spin filter system for high magnetic field sample environment has been performed by means of finite element calculation. The study showed that the design of magnetic shield can be optimized to accommodate the in-situ SEOP filter system located 1 meter from the sample position achieving depolarization time greater than 100 hours with an applied magnetic field of 7 Tesla of a cryomagnet at the sample position.
川崎 卓郎; 伊藤 崇芳*; 稲村 泰弘; 中谷 健; Harjo, S.; Gong, W.; 岩橋 孝明; 相澤 一也
no journal, ,
Event-recording system of MLF, J-PARC has an advantage for time-resolved measurement, because of "event" characteristic of the data. New techniques for time-resolved measurement and data reduction were developed. The responses of the structure and the lattice of piezoelectric materials to a cyclic electric field were chosen as the target to be investigated using this technique. The microscopic strains of the piezoelectric material in a stacking-type actuator under driving by the static and the cyclic electric fields were investigated using the engineering neutron diffractometer TAKUMI. The obtained data were reduced to the field-condition-resolved (time-resolved) diffraction patterns in the specific field conditions. The lattice strain and the domain characteristics of the material in each condition will be presented.
中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 川北 至信; 稲村 泰弘; 梶本 亮一; 中村 充孝; 曽山 和彦; 原田 正英; 及川 健一; et al.
no journal, ,
AMATERAS is a cold-neutron multi disk-chopper spectrometer at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) in J-PARC. By using a pulse shaping chopper and owing to the high peak intensity from a coupled moderator source at MLF, AMATERAS is designed to realize high intensity and fine and flexible energy resolution measurements in quasielastic and inelastic neutron scattering experiments from cold to thermal neutron energy region. In parallel to the user program which has been started from 2009, machine study and commissioning work to improve spectrometer performance have been continuously done. Recently, we have finished refurbishment of the beam transport section. Also, there is progress in background reduction work, development of data analysis method and preparation in sample environments. In this presentation, we will present the current status of AMATERAS including ideas of future upgrade plans.
He neutron spin filter奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 大山 研司*; Chang, L.-J.*; et al.
no journal, ,
He-NSFは、広いエネルギー範囲の中性子に対して有効に働き、特に数十ミリeV以上の高いエネルギー領域で有効であることから、磁気励起の研究などで役立つと期待されている。また、He-NSFは、大きな立体角をカバーすることが出来、ほとんど散乱させることなく中性子を偏極できるので、小角散乱や反射率計の検極子としても適している。さらに、近年開発された偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング法の実用化においても、He-NSFは要のデバイスとして期待されている。そこで、J-PARCのようなパルス中性子実験施設において、He-NSFを実用化するためには、装置を放射線の遮蔽体内に設置する必要があるため、装置を安定でかつセットアップや運転が容易なものにする必要がある。そこで、我々は体積型ホログラフィック回折格子を用いて、スピン交換型光ポンピング(SEOP)He偏極システム用の小型レーザー光学系を開発し、それを用いてオンビームSEOP型He-NSFシステムを構築した。会議では、このシステムの内容と、更なる性能向上の取り組みについて紹介する。
羽賀 勝洋; 直江 崇; 涌井 隆; 粉川 広行; 木下 秀孝; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCの1MW核破砕中性子源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。これまでの解析的及び実験的研究や、米国のSNS施設の運転経験により、壁面近傍の速い水銀流れがキャビテーション損傷を抑制する効果を持つことが分かってきた。同様な効果を得るために、J-PARCのターゲット容器において陽子ビームが入射する壁面(ビーム窓部)の内側に壁を設けて二重壁構造とし、幅2mmの狭隘流路を形成した。計算コード(ANSYS Fluent)を用いた解析の結果、狭隘流路内では水銀流速を4m/sにまで高められることが分かった。また、内壁に円形の穴を設けたモデルをつくり、損傷による影響を解析および水実験で調べた結果、穴の大きさが10mm程度なら狭隘流路内の水銀流速への影響は小さく、外壁(ビーム窓部)へのキャビテーション損傷の抑制効果は維持できる可能性のあることを見い出した。
高田 弘
no journal, ,
The pulsed spallation neutron source of J-PARC (JSNS) was designed to achieve best performance under close discussion between instrument scientists and neutron source engineering group. Representative specifications are as follows;1) The coupled moderator supplying high intensity cold neutrons was allocated bottom of the target independently while the decoupled and poisoned moderators for high resolution experiments were placed upper side of the target. 2) One shutter gate with single-channel neutron beam hole was prepared for individual neutron beam line so that users could use it exclusively. The followong is a more detailed example of integrated interface; Neutron instruments using the poisoned moderator such as high-resolution powder diffractometer, were required to allocate each other as narrow as possible because the pulse shape of the thermal and cold neutron degrade as the extraction angle increases from the normal to the moderator surface. We finally determined the narrowest angle between the beamlines as 6.7 degree considering the structural feasibility of the shutter interstitial blocks. The design of shutter inserts, validating netronic performance of new neutron beamline by the neutronics design group is also related to the integrated interface of J-PARC/MLF.
高田 慎一; 鈴木 淳市*; 大石 一城*; 岩瀬 裕希*; 篠原 武尚; 奥 隆之; 中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳*; 富永 大輝*; et al.
no journal, ,
J-PARC MLFのBL15に設置されている、中性子小広角散乱装置(大観)は2012年3月から一般ユーザを受け入れて共用実験を開始している。毎年度、少しずつであるが検出器をインストールし、現在フル装備の約50%の1216本の検出器が設置されている。本発表では、大観のデータリダクションの方法を報告するとともに、いくつかの標準的な試料の測定結果から、現在大観で実施しているデータリダクションの健全性を示す。また、大観の有為な特徴である、高分解能かつ広q領域測定が可能であることを試料の測定結果を踏まえて例示する。
神原 理; 青山 和弘; 山内 康弘; 岩橋 孝明; 小野 信乃; 梶本 亮一; 中村 充孝; 柴田 薫; 中島 健次; 河村 聖子; et al.
no journal, ,
In the presentation, we will show some examples of shielding devices, how we developed them, and how we made them. In carrying out neutron scattering experiment, it is important to improve signal to noise ratio on the instrument. Even if the neutron flux becomes strong, we cannot improve the statistics of the experimental data without any reduction of the unnecessary background scattering. Thus, we have designed and produced various kinds of devices that reduce the transmission and scattering of the unwanted neutrons. For example, very thin vane in the scattering chamber made by a mixture of boron carbide powder and epoxy resin (B
C-resin), direct beam catcher (see Fig.1), thermal radiation shield of aluminum with cadmium plating, and so on. These shielding devices have been installed in the surrounding of the instrument components, such as the sample, the scattering chamber, the neutron guide tube, as a measure to reduce the background.
篠原 武尚; 甲斐 哲也; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 原田 正英; 中谷 健; 大井 元貴; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*; 横田 秀夫*; et al.
no journal, ,
現在、我々は世界初のパルス中性子イメージング専用ビームライン「RADEN」をJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)BL22ビームラインに建設しており、平成26年中にビームコミッショニングを開始する予定である。本装置では、パルス中性子の飛行時間分析法を利用することにより、本格的なエネルギー分析型中性子イメージング実験を可能とし、観測対象内部の形状のみならず構成核種や結晶組織、磁場等の物理的な情報を定量的に解析し画像化することを可能とする。また、大面積ビームの利用と様々なL/D条件で選択可能とすることで、中性子ラジオグラフィ装置としても世界最高レベルの実験を可能とする。発表では、本装置の概要と建設状況について説明するとともに、期待される応用研究について報告する。
佐野 亜沙美; 服部 高典; 永井 隆哉*; 片山 芳則; 町田 晃彦; 齋藤 寛之; 青木 勝敏*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 舟越 賢一*
no journal, ,
地球深部の条件に相当する高温・高圧下での中性子回折実験を目指して、J-PARC MLFの超高圧中性子回折装置PLANETには高圧発生装置6軸型マルチアンビルプレス(圧姫)が導入された。6軸形マルチアンビルプレスはフレームに取り付けられた6つの油圧ラムにより中心の試料を加圧する高圧発生装置であり、DIA機に比べて開口角が広いという利点がある。本件では装置の概要および圧力・温度発生試験の結果について報告した。ビームを用いたコミッショニングでは、ラジアルコリメーターやスリット等ビームラインに備えられた機器により、6-6用高温セル内の外径4mm、高さ4mmの粉末試料について測定を行い、リートベルト解析に耐えうる品質のデータの取得に成功した。
菊地 龍弥
no journal, ,
中性子非弾性散乱実験により直接得られるS(Q,E)は、散乱ベクトルQとエネルギー遷移Eで表される関数である。近年、電池材料の分野などにおいてQやEで表せないダイナミクスの研究が重要になってきている。S(Q,E)はvan Hoveの時空相関関数G(r,t)のフーリエ変換で表される。このG(r,t)は実空間・実時間の関数であり、分子原子の局所的なダイナミクスを表すことができるので非常に需要である。しかしながら、G(r,t)の計算は理論的には容易であるが、高分解能で広い領域のデータが必要であり、ほとんど行わせてこなかった。近年、中性子源と分光器が進化し高分解能で広領域の測定が容易になりつつある。我々はJ-PARCのAMATERAS分光器で高分解能S(Q,E)を測定し、G(r,t)計算を試みている。また、計算可能なG(r,t)の範囲を広げるために最大エントロピー法(MEM)を使用し、打切り誤差を減らすことも行った。
二川 正敏
no journal, ,
J-PARCセンター・物質生命科学実験施設における将来計画の一つとして、第二ターゲットステーションについて検討した結果を報告する。
Xiong, Z.; 直江 崇; 二川 正敏; 涌井 隆; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 前川 克廣*
no journal, ,
J-PARCのパルス核破砕中性子源で使用するSUS316L製の水銀ターゲット容器は、陽子線入射圧力波により積算で10
回以上(超高サイクル)の繰返し応力負荷を受ける。超高サイクル領域では、通常の疲労試験によって決定された疲労限度以下の応力で破断する場合がある。繰り返し応力に加えて、ターゲット容器の先端部は、最大50s
の高ひずみ速度で変形する。本研究では、SUS316L及び照射硬化を模擬した冷間圧延材を用いて、試験片の表面温度を制御した超音波法により超高サイクルの疲労試験を実施した。その結果、10
回までの試験では、明確な疲労限度は確認されなかった。さらに、ターゲット容器先端部で想定される最大温度250
Cでは、室温と比較して75%程度疲労強度の低下が観測された。
