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藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 木村 健二; 島田 顕臣; et al.
第35回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.17 - 19, 2024/03
日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、2台のAMSで実試料の年代測定を行い、さらにAMSの小型化に向けた試験装置1台で技術開発を行っている。2台の実試料測定用AMSでは炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の4核種を測定している。小型化に向けた試験装置は、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、現在炭素-14測定を目指して実証試験中である。発表ではそれぞれの研究開発状況を報告する。
藤田 奈津子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 西尾 智博*; 小川 由美*; 加藤 元久*; 島田 顕臣; 尾方 伸久
第33回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, P. 48, 2022/04
日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、地質環境の長期安定性に関する研究における年代測定及びその技術開発に加速器質量分析装置(Accelerator Mass Spectrometer: AMS)を使用している。現在、東濃地科学センターにはAMSが3台あり、うち年代測定の実試料測定用に2台、AMSの技術開発用に試験装置が1台ある。発表では2019-2020年度のこれらの装置現状について報告する。
佐々 敏信
加速器, 18(4), p.233 - 240, 2022/01
鉛ビスマス共晶合金(LBE)は、長寿命放射性廃棄物の放射性毒性を低減する加速器駆動核変換システム(ADS)の核破砕ターゲットとして有望な選択肢である。LBEは重金属であり、核変換システムの核破砕ターゲットや冷却材として良好な性質を持つ。しかしながら、LBEは構造材の腐食性が高いことでも知られている。この論文では、腐食を抑制するための酸素濃度制御技術や高温での運転などのLBE利用における課題解決のための最新の技術開発をADSターゲットの概要とともに解説する。
羽賀 勝洋
加速器, 18(4), p.210 - 216, 2022/01
高出力加速器を用いたパルス核破砕中性子源は、物質科学や生命科学の分野において最先端の研究を行うために適した高強度で幅の狭い良質な中性子を供給できる有用な装置である。このシステムでは、高出力加速器で作り出すkWからMWオーダーの陽子ビームを重金属の標的に入射し、標的原子核との核破砕反応により大量の中性子を生成し、この中性子を減速材や反射体で熱・冷中性子に減速し、先端的な中性子実験装置群に供給する。本稿では主にJ-PARCのパルス核破砕中性子源について、中性子ビームを生成するしくみと中性子源の構造の概要、水銀標的等の標的の工学的設計手法、パルス陽子ビームの入射により水銀中で発生する最大40MPaにも達する圧力波による標的容器の損傷を低減する方法などの技術課題とその対策について解説する。
田村 文彦
加速器, 18(3), p.151 - 160, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の 低電力高周波(LLRF)制御システムは大強度ビームの加速に重要な役割を果たしている。初期システムは、10年以上にわたって大きな問題もなく順調に稼働していたが、システムに搭載されている古いFPGAの陳腐化により、長期的なメンテナンスが困難となった。そこで、次世代のLLRF制御システムを開発・導入した。次世代システムは、最新のプラットフォームであるMTCA.4を基にしている。このシステムの最も重要な新機能は、マルチハーモニックベクトルRF電圧制御フィードバックであり、設計ビームパワー1MWのビーム強度において、広帯域空胴での重いビーム負荷を初期システムで用いられているフィードフォワードよりもよく補正することができた。システムの詳細、調整結果の結果を報告する。次世代システムの導入は成功であった。
坂上 和之*; 原田 寛之
加速器, 16(3), p.204 - 206, 2019/10
「ビーム」は、幅広い分野の研究基盤として利用され、科学技術へ大きく貢献し発展し続けており、それを支えるものが『ビーム物理』である。若手研究者・技術者らが連携・共有し、共に切磋琢磨することが次世代のビーム物理の発展、更には科学技術への貢献を担うと確信し、2018年4月『ビーム物理研究会・若手の会』を結成した。本会が新たに立ち上げた『企画研究会』を紹介しつつ、令和元年7月30日に開催した第1回企画研究会「ビーム物理の30年後の世界を考える」に関して報告する。
發知 英明; 原田 寛之; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 吉本 政弘
加速器, 16(2), p.109 - 118, 2019/07
RCSのようなMW級の大強度陽子加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化がビーム出力を制限する最大の要因となる。RCSでは、ビーム損失の原因となる様々な効果(空間電荷効果,非線形磁場,フォイル散乱等)を取り込んだ高精度の計算モデルを構築し、数値シミュレーションと実験を組み合わせたアプローチでビーム損失の低減に取り組んできた。計算と実験の一致は良好で、計算機上で、実際に発生したビーム損失を十分な精度で再現できたことは画期的なことと言える。数値シミュレーションで再現したビーム損失を詳細に解析することで、実際の加速器で起こっている現象を十分な確度で理解することが可能になっただけでなく、それを低減するためのビーム補正手法を確立するのに数値シミュレーションが重要な役割を果たした。ハードウェアの改良と共に、こうした一連のビーム力学的研究により、1MW設計運転時のビーム損失を10
という極限レベルにまで低減することに成功している。本稿では、ビーム増強過程で問題になったビーム損失について、その発生機構や解決方法を報告すると共に、その際に数値シミュレーションが果たした役割について具体例を挙げて紹介する。
松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*
第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.108 - 111, 2018/12
加速器質量分析(AMS)では測定目的核種とこの安定同重体の分別(以下、同重体分別)をより小型の加速器で可能にする技術が望まれている。現在の主流はディグレーダー膜法と呼ばれる方法である。これはイオンを薄膜に通した際の阻止能の原子番号依存性により目的核種と同重体の間でエネルギーの差を作り両者を分別する方法である。われわれはディグレーダー膜法にイオンチャネリングを取入れた方法を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。
藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 松原 章浩*; 加藤 元久*; 岡部 宣章; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 虎沢 均*; et al.
第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.92 - 95, 2018/12
日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究の基盤となる年代測定等を行っている。本発表では平成29年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。平成29年度は、タンク内の定期メンテナンスに加え、不具合の生じていたペレットチェーン用インバータ及びストリッパーガス圧計の交換を実施した。装置に関する不具合としては、4月にダブルスリットの動作の不具合が生じた。調査の結果、原因は制御基板のコンデンサーの老朽化による破損にあることが判明した。また、平成30年2月にはイオン源のリークが発生した。調査の結果、原因はセシウム輸送管の溶接部の亀裂にあることが分かった。このため、アイオナイザーハウジング一式の更新を行った。
原田 寛之; 坂上 和之*
加速器, 15(3), p.143 - 150, 2018/10
日本における多くの学協会や団体では、次世代を担う若手科学者の自立性を高める事を目的として、若手の会を設立する動きが加速している。2018年3月、粒子加速器やレーザーにおけるビーム物理と呼ばれる基礎研究を行う若手科学者らによって「ビーム物理研究会・若手の会」が発足した。本稿では、本会の設立のきっかけや設立までの経緯、目的や活動内容、組織や会員の状況を説明する。最後に我々の将来的な展望に関しても言及する。
前川 藤夫
高エネルギー加速器セミナー; OHO '18受講用テキスト, 11 Pages, 2018/09
加速器駆動核変換システム(Accelerator Driven nuclear transmutation System: ADS)は、大強度加速器と未臨界の原子炉を組み合わせることにより、原子力発電所の運転に伴い発生する高レベル放射性廃棄物を減容化し、有害度を低減する技術である。本稿では、ADSによる核変換の仕組みと効果、J-PARCにおける研究開発の現状等について紹介する。
高田 弘
加速器ハンドブック, p.330 - 333, 2018/04
核破砕中性子源は、高エネルギー陽子ビームを中性子標的に入射し、そこで発生させた中性子を周囲に配置した反射体と減速材で減速し、物質研究等に適した熱・冷中性子を供給する装置であり、中性子生成効率が良い特徴を有する。本件では、初めに中性子標的の基本的特性を解説する。次に、減速材の基本的特性を説明し、特にJ-PARCの1MWクラスの大強度核破砕中性子源で実装した減速材を例に、高強度中性子パルスの発生及び幅の狭い高品質な中性子パルスの整形方法について解説する。さらに、中性子源の設計手順についても記述した。
神藤 勝啓
加速器, 14(4), p.248 - 250, 2018/01
2017年10月15日から20日までスイス連邦ジュネーブ市で開かれた第17回イオン源国際会議(ICIS 2017)の会議報告を行う。イオン源国際会議は2年に1度開催され、世界中のイオン源研究者が一堂に集まり、J-PARCなどの粒子加速器や核融合プラズマ加熱で用いられる負水素イオン源、重粒子イオンビーム生成のためのECRイオン源などのイオン源の研究・開発の成果について報告される。
藤田 奈津子; 松原 章浩*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司*; 石丸 恒存; 西澤 章光*; 三宅 正恭; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; et al.
第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.39 - 42, 2017/03
日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは平成9年に導入したJAEA-AMS-TONOを用いて年代測定等を行っている。平成27年度の状況としては、大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に8月及び9月に実施し、電磁石の電源の更新及び制御システムの更新等を行った。
中川 洋; 片岡 幹雄*
加速器, 13(4), p.214 - 219, 2017/01
生命科学は中性子研究の主要なテーマの一つと考えられている。同位体効果や非弾性・准弾性散乱といった中性子の量子ビーム特性は、生体分子の結晶構造、溶液構造、動的構造を調べるのに便利である。非弾性散乱による生体物質の物性研究は食品科学の応用研究として有望である。加速器によって実現する高強度パルス中性子は、生命科学だけでなく、これまで利用がなかった学術分野にも適用が期待される。
大野 豊; 横田 渉
加速器, 12(4), p.189 - 192, 2016/01
Ion beams are useful tools for induced mutagenesis and breeding of plants. They are characteristic of high linear energy transfer and distinct from 
-rays or electron beams; wider mutation spectrum, higher mutation frequency, and higher rate of large insertion or deletion on DNA. Not only more than 30 newly registered plant varieties but also new valuable microorganisms have been generated by ion beams accelerated by the AVF cyclotron in TIARA. Developing effective methods to isolate mutants with specific traits is a future challenge.
宇野 定則; 花屋 博秋; 山崎 翔太; 山縣 諒平; 清藤 一; 長尾 悠人; 上松 敬; 川島 郁男*; 八木 紀彦*; 高木 雅英*; et al.
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.121 - 123, 2015/12
高崎量子応用研究所の電子加速器は最大出力2MV、30mA、60kWで、1981年1月に運転が開始された。この加速器は圧力容器内に2本の加速管を内蔵しており、垂直および水平方向に電子線を発生できるデュアルビーム型電子加速器である。平成26年度は4月から10月にかけて経年劣化による故障が頻発し、稼働率は60%に低下した。垂直ラインは、これらの故障が原因で0.5MVの運転はできない状況であり、更に水平ラインの部品を垂直ラインの故障した機器に転用したため水平運転は停止中である。本研究会では、当電子加速器の運転・故障の状況および整備の内容を報告する。
桑原 潤; 木下 尚喜; 飛内 万史; 松野 悟; 及川 敦; 関 武雄; 薮内 典明
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.77 - 79, 2015/12
日本原子力研究開発機構バックエンド研究開発部門青森研究開発センターむつ事務所タンデトロン加速器質量分析装置(JAEA-AMS-MUTSU: High Voltage Engineering Europe製Model 4130-AMS)は、最大加速電圧3MVのタンデム型加速器と炭素及びヨウ素同位体比測定用の2本のビームラインから構成されている。炭素とヨウ素の定常測定はそれぞれ平成11年12月、平成15年5月から開始され、平成18年度からは供用施設となり、原子力機構内外の種々のテーマでの利用に供している。本発表では、平成26年度までの運転状況及び光通信ケーブルの劣化に起因するモーター制御不良等の最近のトラブル事例について報告する。
薄井 絢; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; 橋爪 将司*; et al.
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.117 - 119, 2015/12
原子力機構高崎量子応用研究所のイオン照射施設(TIARA)の3MVタンデム加速器、400kVイオン注入装置、3MVシングルエンド加速器の平成26年度における運転と整備の状況を報告する。シングルエンド加速器は、昇圧系トラブルによる2日間の研究利用運転の中止があったが、他の2台は、平成26年度に続き100%の稼働率を維持した。また、タンデム加速器はCoイオン(~12MeV, 3価)を新たに利用可能イオン種に加えた。タンデム加速器では、ターミナルの電圧安定度が極端に低下(1E-4以下)する現象について対策を講じた。加速電圧は、高電圧ターミナルの電圧測定値と電圧設定値の差分をもとに、ターミナルに蓄積される電荷量を制御することで安定に保たれる。電圧安定度の低下は、加速器のグランドベース(フレーム)から電源アースやCAMAC電源筐体を経由して電圧設定値の信号に誘導される100Hzの電源高調波ノイズが原因であると分かった。そこで、絶縁シートを用いて電源筐体とフレームの電気的絶縁及び電源アースの切り離しを試みた。その結果、電圧設定値の信号に誘導されていた100Hzのノイズが減少し、電圧安定度は2E-5程度に回復した。
千葉 敦也; 薄井 絢; 山田 圭介
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.53 - 56, 2015/12
タンデム加速器の既設の負イオン源であるセシウムスパッターイオン源(SNICSII;米国NEC製)を用いた電子付着方式による高強度フラーレン(C
)負イオン生成法の開発を行っている。本方式は、アイオナイザーから放出される熱電子をオーブンで昇華したCに付着させ負イオン化するため、従来の生成法のようにスパッターによる解離を伴わず、効率よくC負イオンが生成される。本方式により、これまでに従来の1,000倍の強度を達成しているが、イオン化チャンバー内の電子密度を増すことで更なる高強度化が望めることから、チャンバー内にタングステンフィラメントを設置し、そこから放出される熱電子も併用する方式を試みた。その結果、生成量を更に1桁増強させることに成功した。
