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池田 裕二郎; 清水 裕彦*
レーザー研究, 46(11), p.641 - 646, 2018/11
高出力レーザー開発に追随するように、高出力レーザー駆動の高強度中性子源が目覚ましく技術的進展を見せるなか、本論文では中性子ビーム応用の主要な要素である最先端の減速材システム及び中性子光学系をレビューした。モデレータについては、最先端システムの1つであるJ-PARCパルス中性子源で採用された概念を基本設計として述べる。また、高出力レーザー駆動システムの高輝度モデレータの候補概念の新たな方向性について示す。中性子光学系では、中性子ビーム特性を強化する新たなデバイスに関する最近の進展とともに、最も基本的な検討事項について主にレビューする。
有川 安信*; 池田 裕二郎; 清水 裕彦*; 花山 良平*; 近藤 治靖*; 黒澤 俊介*
レーザー研究, 46(11), p.634 - 640, 2018/11
小型中性子源は、中性子回折, 中性子共鳴分析, 中性子ラジオグラフィなど様々な診断手法として使われてきた。中性子検出器の開発はこれらの全ての応用に不可欠であるが、その技術は中性子エネルギーと測定の目的に強く依存している。本論文では、小型中性子源の利用促進に関連する中性子測定技術について解説する。低速中性子用の従来型検出器による一般的な中性子検出技術と共に、レーザー駆動小型中性子源に適用できる高時間分解能かつ高感度な高エネルギー中性子用検出器について述べる。
戎崎 俊一*; 和田 智之*; 斎藤 徳人*; 藤井 隆*; 西村 昭彦
レーザー研究, 45(10), p.664 - 665, 2017/10
OPIC-LSSE2017においての活動報告を取りまとめた。宇宙と地球の諸問題に関してレーザー技術を応用して解決をはかる会議である。取り上げたトピックスは、ファイバスコープの原子力及び医療応用、宇宙デブリのレーザー除去、社会インフラにおけるコンクリート構造物の劣化検査、福島原子力発電所の燃料デブリに対するレーザー分光分析、高圧線碍子に付着する塩分のLIBS遠隔計測、原子力機構の敦賀拠点及び楢葉拠点での人材育成活動など広範囲にわたる。
大道 博行
レーザー研究, 45(7), p.397 - 398, 2017/07
本特集号ではレーザーのインフラ保全、交換へのレーザー技術の可能性を紹介する。例えばトンネル、電力施設、原子力施設、などが対象である。関連するレーザー技術としてはリモートセンシング、その中のLIBS, LIDAR、レーザーと結びついた遠隔技術、表面クリーニング技術を順次紹介する。
川妻 伸二
レーザー研究, 45(7), p.413 - 417, 2017/07
2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震による福島第一原子力発電所事故では、大量の放射性物質が、原子炉建屋内および環境中に放出され、原子炉建屋および原子炉建屋周辺は、高放射線環境になり、作業員が立入れないか、立入れても極めて短時間しか作業できない状況になった。緊急時対応作業では、作業員に代わって20台以上のロボットが投入されたが、一部のロボット等にはレーザー測域センサーなどが用いられた。今後の同発電所の廃炉では、より高放射線下で、今までに経験のない作業が必要となるため、様々なレーザー技術とロボット技術を融合させることが必要となる。レーザー測域センサーに加えて、レーザー診断やレーザー分析などが期待されるが、一方で高放射線環境下での使用のため、耐放射線性化や制御安定性のための課題もある。
大道 博行
レーザー研究, 45(3), p.135 - 136, 2017/03
高い放射線強度の中で成立することが求められる福島第一原子力発電所の廃炉に向けた技術開発は当初から困難を極めているが、別の角度から見ると科学技術の粋を集めた、いわば人類の科学技術開発の最前線の一つであると言える。他方、帰還率の低さに代表されるように被災地の復興には未だ課題が山積している。放射線の強度が下がれば人が帰って来るということではなく、事の困難さは多くの識者の指摘のとおりである。災害と事故により作られた最前線という意味で福島第一の廃炉に向けた研究開発の挑戦は、福島復興の使命感と表裏一体の事として取り組むべきことのように思われる。
村松 壽晴
レーザー研究, 44(12), p.799 - 803, 2016/12
本稿では、加工材料にレーザー光が照射されてから加工が完了するまでの複合物理過程を定量的に取扱えるようにするために開発中の、計算科学シミュレーションコードSPLICEの概要と評価例、およびオーバーヘッドの大幅低減を目指し、SPLICEコードをディジタルモックアップ装置として利用するフロントローディング実現に対する見通しを述べる。
板倉 隆二
レーザー研究, 43(3), p.136 - 137, 2015/03
近年、超短パルスレーザーと組み合わせて短パルス電子線を発生させる技術が発展し、時間分解測定も実現されつつある。電子線のパルス化には、いわゆる光陰極による電子銃だけでなく、短パルスレーザーによってゲートを掛ける方式など原理が異なる多様な方法が提案され、利用されている。今回、「レーザー研究」誌にて、利用研究に重心を置いたパルス電子線による光励起ダイナミクス研究に関する特集を組んだ。本解説は、その特集の企画意図および本特集を概観したものである。
赤岡 克昭; 宮部 昌文; 音部 治幹; 若井田 育夫
レーザー研究, 42(12), p.918 - 922, 2014/12
次世代炉心燃料として期待されている低除染マイナーアクチノイド含有混合酸化物燃料の迅速で簡便な遠隔分析を実現するために、レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)の適用の可能性について評価した。模擬燃料試料として少量のネオジム酸化物(Nd
O
)を含んだウラン酸化物(UO
)を使用し、Ndの異なる濃度の試料についてブレークダウンスペクトルを取得した結果、多数のスペクトルが同定される一方、スペクトルが複雑でその重複も観測された。濃度の定量分析特性を評価するためには、対象のスペクトルを分離する必要があることから、デコンボリューション法を適用して重複したスペクトルを分離し、そのスペクトル強度を決定した。決定された値を用いて検量線を求めた結果、濃度に対して直線性を示し、700ppmの検出下限値が得られた。核燃料物質のように、複雑で重複したLIBSスペクトルの解析には、デコンボリューション法の適用が有用であることが示されるとともに、本法の適用により次世代燃料の定量分析の可能性が示唆された。
大図 章; 舘 義昭; 有田 裕二*
レーザー研究, 42(12), p.913 - 917, 2014/12
マイナーアクチニドを含む金属核燃料の合金製造時でのるつぼ内の合金溶融表面及びその表面からの蒸発物質のその場元素組成分析を目的として、レーザー誘起ブレークダウン分光分析法を合金製造過程に適用した。ジルコニウム, 銅, サマリウム、及びセリウムを模擬金属として使用した試験では、るつぼ温度に依存して溶融合金表面の元素組成が変動することが観測された。また、るつぼ温度の上昇に従ってるつぼ表面からの蒸発物質の元素組成をも同時に測定することができた。これらの適用試験により、レーザー誘起ブレークダウン分光分析法が合金製造過程の組成調査やるつぼ内の合金の挙動の解明に役立つことが示された。
大場 弘則; 佐伯 盛久; 若井田 育夫
レーザー研究, 42(12), p.892 - 896, 2014/12
レーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)は前処理無しで迅速、その場、遠隔で元素組成を決定することができる魅力的な手段である。LIBSは工程管理や環境測定における液体柱の溶存元素に適用できる。本稿では、液体へのLIBS適用例や、適用時の問題点とその解決方法を解説するとともに、原子力再処理工程における放射性溶液の物質移動監視へのLIBS適用可能性検討として実施した、高レベル放射性廃液模擬溶解液を用いたLIBS分析例について紹介する。
錦野 将元; 河内 哲哉; 大道 博行
レーザー研究, 42(8), p.678 - 679, 2014/08
第14回X線レーザー国際会議(International Conference on X-Ray Lasers 2014: ICXRL2014)が米国コロラド州の ロッキー山脈の麓、フォートコリンズのコロラド州立大学において5月25日
30日に開催された。本国際会議は、1980年代から30年近くにわたって隔年で、世界各地で開催されてきた伝統のある会議であり、今回の参加者は、開催国の米国を中心にヨーロッパ諸国(フランス, ドイツ, イギリス, イタリア, ロシア, チェコ等), 日本, 韓国, 中国等より約90名であった。この国際会議では、レーザー励起プラズマを用いた軟X線レーザーだけでな く、超短パルスレーザーによる高次高調波や相対論的プラズマからの軟X線放射やX線自由電子レーザー等のコヒーレントX線源の開発とその利用技術を専門とする世界中の研究者が集まり、最新の成果報告と議論が行われた。
桐山 博光; 森 道昭; 鈴木 将之*; 大東 出*; 岡田 大; 越智 義浩; 田中 桃子; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; et al.
レーザー研究, 42(6), p.441 - 447, 2014/06
原子力機構で開発している、(1)フェムト秒超高強度レーザーとしてOPCPA/Ti:sapphireハイブリッドレーザー、(2)ピコ秒高強度レーザーとしてOPCPA/Yb:YAGハイブリッドレーザー、(3)ナノ秒高平均出力レーザーとして半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーについて、それらの構成及び動作特性について紹介する。
瀬戸 慧大*; Koga, J. K.; Zhang, S.*
レーザー研究, 42(2), p.174 - 178, 2014/02
Radiation reaction is one of the remaining big problems in theoretical physics. When an electron has high energy, radiation from this electron might become significant. Since this regime involves laser intensities over 
W/cm
, we need to consider it under next generation laser-electron interactions. Moreover, this radiation reaction is studied as an electron model in classical physics. Therefore, the research of ultrahigh intense laser-high energy electron interactions has the potential to take us to the center and essence of physics. However, the Lorentz-Abraham-Dirac theory which is the standard model of radiation reaction, has a difficulty of the run-away solution. In this paper, the history of the researches of radiation reaction, our recent studies and the experimental design of this process will be presented.
匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 榊 泰直; 余語 覚文; 森 道昭; 桐山 博光; 岡田 大; 金沢 修平; et al.
レーザー研究, 42(2), p.160 - 162, 2014/02
強度レーザーと薄膜との相互作用により、高エネルギーの粒子,硬X線,高次高調波,テラヘルツ波などが発生する。特にレーザー駆動陽子線については、医療用などの小型イオン源への利用が期待されている。今回、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(J-KAREN)を用い、薄膜ターゲットから発生した陽子の計測を行った。ターゲット表面から発生したプリプラズマの大きさは、自然増幅光のメインパルス以前部分のパルス幅を短くすることで減少した。ターゲット裏面の垂直方向に発生する陽子の最大エネルギーは、プリプラズマの大きさを制御することにより増加した。
榊 泰直; 佐藤 達彦; 甲斐 哲也
レーザー研究, 42(2), p.163 - 167, 2014/02
放射線挙動がモデル化された汎用放射線挙動解析コード(PHITS)を、レーザー駆動イオン加速研究に利用した。このコードによるシミュレーションは、レーザー駆動イオンの診断系開発だけでなく、放射線遮蔽設計に対しても応用可能であることが示された。
金崎 真聡; 福田 祐仁; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*
レーザー研究, 42(2), p.168 - 173, 2014/02
水素を背景ガスとするクラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験では、高エネルギー陽子線の発生とともに、最大で200MeV程度の電子線が発生している。このような高エネルギー電子線は、制動放射によりエネルギーの高い光子を放出し、さらに光子は光核反応により中性子を放出する。イオン検出器として用いているCR-39は、中性子が入射した場合に内部の水素原子が反跳されることで間接的に陽子線と同等のエッチピットが形成される。すなわち発生する光中性子がイオン計測のノイズになるという問題が生じている。この問題を解決するため、入射角度に関連するエッチピット開口部形状、及び、入射エネルギーに関連するエッチピット開口径とグレースケール(開口部中心の濃淡)、を組み合わせた新たな解析手法を開発し、レーザーで加速された本来の陽子線由来のエッチピットと光中性子由来のエッチピットを弁別した。
近藤 公伯
レーザー研究, 42(2), p.106 - 110, 2014/02
最新のレーザー技術を用いれば、ペタワットを超す光の瞬時出力を生み出すことができる。このようなレーザー光で発生できる集光強度は極相対論的な強さであり、新たな研究分野を拓くことが、期待される。本論文では、それに関係するいくつかの研究テーマについて紹介する。
加道 雅孝; 勝木 淳*
レーザー研究, 42(1), p.40 - 44, 2014/01
MHz帯の高電界の非加熱作用として、1MHz以下では細胞膜に、それ以上では細胞内に生体ストレスが与えられることを示した。10MHz以上で細胞内に入る強電界は、核酸,タンパク質や細胞内小器官に強いストレスとなると予想されるが、5kV/cm程度の電界では顕著な細胞応答が見られていない。現在、パルス幅数ナノ秒の伝送線路系パルスパワー装置を用いて100kV/cmを超える高電界を細胞に印加する試験が進められており、細胞内に光が当たり始めている。高輝度で単パルスという特徴を持つレーザープラズマ軟X線源とX線感光材上に細胞を直接培養する密着型軟X線顕微鏡を組み合わせたレーザープラズマ軟X線顕微鏡を開発し、生きている細胞の細胞内構造の詳細な観察を実現した。さらに、蛍光顕微鏡と組み合わせたハイブリッド顕微法は、これまで軟X線顕微鏡の課題とされていた細胞内構造の正確な特定を可能とし、生命現象の観察への活用を広げた。アポトーシスを起こした細胞核の観察に利用した結果、アポトーシスによる細胞核の構造変化の詳細を明らかにした。
牧村 哲也*; 錦野 将元; 河内 哲哉
レーザー研究, 42(1), p.45 - 49, 2014/01
プラズマ軟X線レーザー,レーザープラズマ軟X線源, X線自由電子レーザーの開発により、軟X線によるアブレーションが実現できるようになってきた。波長が短い光を用いることから、高い解像度および高いアスペクト比の改質、加工が期待できる。本論文では、おおよそ波長5nmから40nmの範囲の軟X線を固体に照射し、その表面から構成原子が爆発的に剥ぎ取られるアブレーションについて考察する。まず、従来の赤外から紫外までのレーザーによるレーザーアブレーションと比較しながら、軟X線によるアブレーションの特徴を述べる。次に、ナノ秒レーザープラズマ軟X線およびプラズマ軟X線レーザーによるアブレーションの研究の現状と将来展望について述べる。
