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論文

Neutron-production double-differential cross sections of $$^{rm nat}$$Pb and $$^{209}$$Bi in proton-induced reactions near 100 MeV

岩元 大樹; 明午 伸一郎; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 八島 浩*; 西尾 勝久; 杉原 健太*; $c{C}$elik, Y.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 544, p.165107_1 - 165107_15, 2023/11

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.165107

入射陽子エネルギー200MeV以下の中性子生成に関する二重微分断面積(DDX)データの不足は、加速器駆動核破砕システム(ADS)の研究開発などの技術応用における核破砕モデルの検証を妨げている。本研究では、このエネルギー領域におけるADS核破砕ターゲット材料のDDX実験データを取得し、解析予測との比較を通じて核破砕モデルに関する課題を明らかにすることを目的とした。実験は、京都大学のFFAG加速器を用いて行った。100MeV領域の$$^{rm nat}$$Pbと$$^{209}$$Biの陽子入射核反応に対するDDXを飛行時間法を用いて30$$^{circ}$$から150$$^{circ}$$の角度範囲で測定した。得られたDDXをモンテカルロ法に基づく種々の核破砕モデル及び評価済み核データライブラリによる計算結果と比較した。DDXの測定値と核破砕モデル及び評価済み核データライブラリに基づく解析値を比較した結果、CEM03.03モデルが実験値に最も近い一致を示した。さらに、100MeV領域における陽子入射中性子生成DDXの再現性向上のために対処すべき複数の課題を明らかにした。

論文

Neutron resonance fission neutron analysis for nondestructive fissile material assay

弘中 浩太; Lee, J.; 小泉 光生; 伊藤 史哲*; 堀 順一*; 寺田 和司*; 佐野 忠史*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1054, p.168467_1 - 168467_5, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168467

We propose neutron resonance fission neutron analysis (NRFNA), an active nondestructive assay (NDA) technique, to improve the capability to identify and quantify a small amount of fissile material in a sample. NRFNA uses pulsed neutrons to induce fission reactions in the sample. Fission neutrons are detected by a neutron-gamma pulse shape discrimination (PSD) scintillation detector with time-of-flight (TOF) technique. The obtained nuclide-specific resonance peaks in the neutron energy spectrum provide information to identify and quantify a fissile material in the sample. The possibility of using PSD for NRFNA was confirmed through a test experiment using a natural uranium sample. We successfully observed the resonance peaks from $$^{235}$$U(n,f) reaction and showed that NRFNA would be useful for measuring a small amount of fissile material in a sample.

論文

Evaluation of the remaining spent extraction solvent in vermiculite after leaching tests via PIXE analysis

荒井 陽一; 渡部 創; 長谷川 健太; 岡村 信生; 渡部 雅之; 武田 啓佑*; 福元 博基*; 吾郷 友宏*; 羽倉 尚人*; 塚原 剛彦*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 542, p.206 - 213, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.07.003

Spent PUREX solvent, which mainly consists of tributyl phosphate (TBP) and normal dodecane, is generated by solvent extraction of Plutonium and Uranium in the spent nuclear fuel reprocessing. One of the treatment options for storage of the spent solvent is adsorption of the liquid into vermiculite. The organic liquid is considered to be trapped between layers of the vermiculite. Our previous experiments on the adsorption of spent solvent into the vermiculite have shown that some parts of loaded solvent gradually leaked out from the vermiculite. In order to investigate the adsorption mechanism and capacity, elution behavior of the loaded solvent into organic diluents were evaluated. A part of the loaded solvent was easily leaked into the diluent, while some solvent remained inside the particle even after the leaching test. In this study, the adsorption capacity of the vermiculite was evaluated through amount of remaining solvent after washing with diluents. The amount of the remaining solvent was analyzed by Particle Induced X-ray Emission (PIXE) on P contained in TBP. Peak intensity of P-K$$alpha$$ line depended on the washing condition, and the behavior of the amount of change in adsorbed P atom qualitatively agreed with the results of the leaching test.

論文

Status report of JAEA-AMS-TONO; Research and technical development in the last four years

國分 陽子; 藤田 奈津子; 渡邊 隆広; 松原 章浩; 石坂 千佳; 三宅 正恭*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 小川 由美*; 石井 正博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 539, p.68 - 72, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.03.005
 被引用回数：0

本発表では、東濃地科学センターJAEA-AMS-TONOで行っている加速器質量分析に関わるここ4年間の研究技術開発について紹介する。5MVの加速器を有する加速器質量分析装置(AMS)では、炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の地質試料の年代測定等に関する測定に加え、塩素-36の測定技術整備を行っている。また、測定の需要の高まりに伴い、300kMの加速器を有するAMSを2020年に導入した。また、試料調製法や同重体分離技術の開発も行っており、微量試料での試料調製法の開発や、イオンチャネリングによる同重体分別技術の開発やその技術を用いた超小型AMSの開発も行っている。

論文

$$^{10}$$Be analysis of the rock samples from the northeastern shore of Lake Pumoyum Co in south Tibetan Plateau

奈良 郁子*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; Zhu, L.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 539, p.28 - 32, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.03.007
 被引用回数：0

チベット高原はその広大な面積、及び地形学的な特徴から、地球規模の気候変動及び物質循環に対して重要な役割を果たしている。現在のチベット高原南部における降水量の変動は、特に南西からのインドモンスーンによる影響を受けることが知られている。したがって、この地域の降水量変動を復元することにより、アジアにおける過去のモンスーン活動の変動に関する情報が得られると期待される。チベット高原南部の標高約5,030mに位置するプマユムツォ湖は世界で最も高所に存在する湖の一つである。これまでにプマユムツォ湖の湖底堆積物を用いて過去の湖水面変動や環境変動の推測に関する研究が行われてきた。本研究では湖の北東側の湖岸から岩石試料を採取し、岩石中で生成する宇宙線生成核種である$$^{10}$$Be等の測定を実施することで、湖水面変動に伴う岩石の露出年代の推定を試みた。プマユムツォ湖湖岸の岩石中の$$^{10}$$Be濃度は、3.78-10.8$$times$$10$$^{6}$$(atoms/g)の範囲を示した。仮に岩石中の$$^{10}$$Be濃度が、湖水面変動に影響されているとすれば、$$^{10}$$Be濃度は湖から離れるに従い増加するはずである。しかし、プマユムツォ湖湖岸の岩石中の$$^{10}$$Be濃度の分布は、湖から離れるに従って減少する傾向を示した。したがって、プマユムツォ湖の湖岸段丘から採取された岩石中の$$^{10}$$Be濃度の分布は、岩石の露出年代よりも、侵食速度もしくはテクトニックな変動に影響されている可能性が高いと考えられる。

論文

Measurement of spent nuclear fuel burn-up using a new H$$(n,gamma)$$ method

名内 泰志*; 佐藤 駿介*; 早川 岳人*; 木村 康彦; 須山 賢也; 鹿島 陽夫*; 二上 和広*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1050, p.168109_1 - 168109_9, 2023/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168109
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Instruments & Instrumentation)

水素の中性子捕獲反応による2.223MeVの$$gamma$$線を高純度ゲルマニウム(HPGe)検出器を用いて検出するH$$(n, gamma)$$法によって使用済核燃料からの中性子測定を行った。この2.223MeVの$$gamma$$線の検出は、7桁も高い核分裂生成物(FP)からの$$gamma$$線に強い影響を受ける。FPからの強い$$gamma$$を遮蔽するために、ポリエチレンブロックをコリメータの軸上に置くとともに、HPGe検出器をコリメーターの軸から外して設置した。この体系によって検出器はFPからの強い$$gamma$$線から遮蔽され、ポリエチレンブロック中のH$$(n,gamma)$$反応によって2.223MeVの$$gamma$$線が測定できる。測定された2.223MeVの$$gamma$$線の計数率は、燃焼崩壊計算により見積もられた核種組成、主には$$^{244}$$Cmによるものと、統計誤差の範囲内で想定される値と一貫性のある値となる。このことから、H$$(n,gamma)$$法は、使用済核燃料集合体からの中性子漏洩数の定量化に適用可能であり、集合体の燃焼度の確認に適用可能であると考えられる。

論文

A New application technique of a position-sensitive liquid light guide Cerenkov counter for the simultaneous position detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs radioactivity

寺阪 祐太; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1049, p.168071_1 - 168071_7, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168071
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Instruments & Instrumentation)

A new application of a position-sensitive liquid light guide Cerenkov counter for the simultaneous position detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs radioactivity in a gamma-ray-dominant environment is proposed. $$beta$$-emitting $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$gamma$$-emitting $$^{137}$$Cs radioactive point sources were measured using a position-sensitive liquid light guide based on the time-of-flight (TOF) method. We found a clear difference in the count rate ratio between the source position peak and reflection peak of the position histogram. Moreover, simultaneous measurements of the radioactive point sources were performed. The results suggest that the source position and activity of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs can be simultaneously determined based on the count rate ratio of the source position peak and the reflection peak.

論文

Measurement of H$$^{0}$$ particles generated by residual gas stripping in the Japan Proton Accelerator Research Complex linac

田村 潤; 二ツ川 健太*; 近藤 恭弘; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊; 根本 康雄*; 岡部 晃大; 吉本 政弘

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1049, p.168033_1 - 168033_7, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168033
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Instruments & Instrumentation)

J-PARCリニアックは、ビーム損失が重要な課題となる大強度加速器である。J-PARCリニアックでは、H$$^{-}$$ビームが機能分離型ドリフトチューブリニアック(SDTL)で191MeVまで加速され、その後、環結合構造型加速管(ACS)で400MeVまで加速される。H$$^{-}$$リニアックでは陽子リニアックよりもビーム損失の要因事象が多いため、ビーム損失低減のためにはビーム損失の原因を詳しく調べることが必須である。制御不能なH$$^{0}$$粒子を生成する電子ストリッピング現象は、H$$^{-}$$リニアックに特有なビーム損失要因である。J-PARCリニアックにおけるビーム損失の原因を明らかにするため、SDTLとACSの間のビーム輸送部に新しいビーム診断系を設置した。ここでは、H$$^{0}$$粒子をH$$^{-}$$ビームから分離し、H$$^{0}$$粒子が分布する範囲にグラファイト板を挿入してH$$^{0}$$粒子の強度プロファイルを測定することに成功した。ビームライン真空圧力の違いによるH$$^{0}$$粒子の強度変化を調べることで、SDTLセクションのH$$^{0}$$粒子の半分は、J-PARCリニアックの残留ガスストリッピングによって生成されていることを明らかにした。

論文

Neutron/$$gamma$$-ray discrimination based on the property and thickness controls of scintillators using Li glass and LiCAF(Ce) in a $$gamma$$-ray field

冠城 雅晃; 島添 健次*; 寺阪 祐太; 富田 英生*; 吉橋 幸子*; 山崎 淳*; 瓜谷 章*; 高橋 浩之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1046, p.167636_1 - 167636_8, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167636

波形分別手法を実施せず、強い$$gamma$$線場において熱中性子検出器をするための無機シンチレーターの厚さと性質の制御に焦点を当てた。測定では、0.5mmならびに1.0mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$(Liガラス)ならびにLiCaAlF$$_6$$結晶(LiCAF:Ce)を採用し、上記のシンチレーターを結合させた光電子増倍管からのパルス信号を1Gspsのデジタル信号処理に入力し、360ns間の波形面積を積分した。$$^{60}$$Coの$$gamma$$線場において、0.5mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$では0.919Gy/hまで中性子検出器が可能であった。一方で、0.5mm厚のLiCAF:Ceは、0.473Gy/hまで中性子検出が可能であったが、0.709Gy/hで中性子検出器が不可能であり、中性子/$$gamma$$線分別において、GS20$$^{rm{TM}}$$は、より良いエネルギー分解能と高中性子検出効率により、LiCAF:Ceよりも優れている結果であった。

論文

The New 300 kV multi-element AMS system at the TONO Geoscience Center, Japan Atomic Energy Agency

藤田 奈津子; 三宅 正恭*; 松原 章浩; 國分 陽子; Klein, M.*; Scognamiglio, G.*; Mous, D. J. W.*; Columna, E. L.*; 島田 顕臣; 石丸 恒存

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 533, p.91 - 95, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.10.020
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

東濃地科学センターには300kVの加速器質量分析装置が導入され運用中である。測定可能核種は、炭素-14,ベリリウム-10,アルミニウム-26,ヨウ素-129である。発表では性能や測定結果などについて紹介する。

論文

Project for development of a downsized AMS system based on the surface stripper technique

藤田 奈津子; 松原 章浩; 木村 健二; 神野 智史; 國分 陽子

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 532, p.13 - 18, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.09.011
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

本研究では、ガスストリッパーの代わりにイオンと固体表面の相互作用を利用した表面ストリッパーを組み込んだ炭素-14測定専用加速器質量分析装置を開発することを目標としている。発表では、表面ストリッパーの原理実証を目指した試験装置の開発及び原理実証試験について報告する。

論文

Rod-shaped pulse shape discrimination plastic scintillation detectors applied for neutron source direction survey

小泉 光生; 持丸 貴則*; 弘中 浩太; 高橋 時音; 山西 弘城*; 若林 源一郎*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1042, p.167424_1 - 167424_6, 2022/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167424
 被引用回数：1 パーセンタイル：49.42(Instruments & Instrumentation)

文部科学省核セキュリティ強化等補助事業の下、広域における核・放射性物質検知技術開発を進めている。出力波形によってガンマ線と中性子を弁別できる棒状のプラスチックシンチレーション検出器を用いることにより、核物質等からの高速中性子を比較的低いバックグラウンドで検知するための装置を開発した。この装置は、2本の検出器とポリエチレンモデレーターを組み合わせたもので、回転させて、中性子源の方向を特定することができる。本論文では、PuBe線源からの高速中性子を測定した実験結果をもとに、シミュレーションの結果と合わせて、検出器および検出器システムの性能を報告し、迅速に放射線源の方向を探索する手法を提案する。

論文

Development of a Ge detector array and an in-beam calibration system for highly precise measurement of $$Xi^-$$ atomic X-rays

藤田 真奈美; 細見 健二; 石川 勇二*; 叶内 萌香*; 小池 武志*; 小椋 裕*; 田村 裕和; 谷田 聖; 鵜養 美冬*; 山本 剛史

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1042, p.167439_1 - 167439_9, 2022/11

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167439
 被引用回数：1 パーセンタイル：49.42(Instruments & Instrumentation)

$$Xi^-$$ atomic X-ray spectroscopy is a powerful method of studying the $$Xi$$N interaction, for which very limited experimental data are currently available. For this reason, we constructed a germanium (Ge) detector array referred to as Hyperball-X and conducted the first-ever $$Xi^-$$ atomic X-ray measurements in 2016 and 2017 at J-PARC. We developed a novel method for in-beam energy calibration of Ge detectors. Three $$gamma$$ rays (202 keV, 307 keV, and 511 keV) from $$^{176}$$Lu in LSO scintillation counters and $$^{22}$$Na source were used as reference. The $$beta-gamma$$ and $$gamma-gamma$$ coincidence detection using the Ge detectors and LSO counters allows for continuous in-beam calibration with this new calibration method, and the calibration uncertainty is reduced to less than $$pm$$100 eV for energies ranging from 202 to 511 keV.

論文

Improvement of longitudinal beam tracking simulation considering the frequency response of the cavity gap voltage monitor

沖田 英史; 田村 文彦; 山本 昌亘; 野村 昌弘; 島田 太平; 吉井 正人*; 大森 千広*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 杉山 泰之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1041, p.167361_1 - 167361_7, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167361
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、広帯域の高周波加速(RF)空胴を使用している。大強度ビーム運転中のRF電圧には、複数の周波数成分を持つウェイク電圧やRF電源の出力の歪みが含まれており、加速中のビームはこれらの影響を受ける。空胴ギャップ電圧モニタの測定値はウェイク電圧やRF電源の出力の歪みの情報を含んでいる。そこで、空胴ギャップ電圧モニタの測定値を用いた縦方向ビームトラッキングシミュレーションを開発した。空胴ギャップ電圧モニタの測定値をシミュレーションに反映するために、空胴ギャップ電圧モニタの周波数応答を整理した。開発した縦方向トラッキングシミュレーションは1MWビーム加速時のビーム挙動を非常に高い精度で再現することを確認した。

論文

Fast phase differentiation between liquid-water and ice by pulsed neutron imaging with gated image intensifier

伊勢川 和久; 瀬戸山 大吾*; 樋口 雄紀*; 松本 吉弘*; 長井 康貴*; 篠原 武尚

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1040, p.167260_1 - 167260_10, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167260
 被引用回数：1 パーセンタイル：49.42(Instruments & Instrumentation)

This paper reports on development of pulsed neutron imaging for phase differentiation between liquid water and ice with introduction of a gated image intensifier. Previous neutron-imaging systems for phase differentiation between liquid-water and ice, on the other hand, had some issues with temporal resolution, horizontal distribution of neutron wavelength, and field-of-view size. By using energy-selected pulsed neutron imaging with an optical image intensifier, the authors have achieved liquid-water/ice phase identification with a shorter temporal resolution than before with a suitable field of view area to observe commercial PEFCs.

論文

A Safer preprocessing system for analyzing dissolved organic radiocarbon in seawater

乙坂 重嘉*; Jeon, H.*; Hou, Y.*; 渡邊 隆広; 阿瀬 貴博*; 宮入 陽介*; 横山 祐典*; 小川 浩史*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 527, p.1 - 6, 2022/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.07.003
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

海水中の溶存有機物の放射性炭素(DO$$^{14}$$C)の測定により、海洋における溶存有機物の動態の時間スケールや供給源に関する情報を効果的に得ることが期待されている。しかしながら、海水中のDOC濃度は低く、近年の加速器質量分析の高性能化を考慮しても、その分析には比較的多量の海水($$sim$$1L)を要する。また、高熱を発する紫外線照射などの複雑な試料処理が必要となる。本研究では、既往の紫外線処理法よりも安全で簡便な海水中DO$$^{14}$$Cを分析する方法を開発した。特に重要な変更点は、分解システムに低圧水銀ランプを採用した点で、これによって反応時の試料温度を水試料の沸点より低温に抑えることができ、安全に処理することが可能となった。加えて本研究では、可溶性の有機物標準試料と塩化ナトリウムからなる模擬海水を用いることで、このシステムを用いたDO$$^{14}$$C分析の確度の評価方法を提案する。本法は、炭素同位体比分析だけでなく、さまざまな溶存有機態の微量元素や同位体の分析にも適用されることが期待される。

論文

Measurement of nuclide production cross sections for proton-induced reactions on $$^{rm nat}$$Ni and $$^{rm nat}$$Zr at 0.4, 1.3, 2.2, and 3.0 GeV

竹下 隼人*; 明午 伸一郎; 松田 洋樹*; 岩元 大樹; 中野 敬太; 渡辺 幸信*; 前川 藤夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 527, p.17 - 27, 2022/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.07.002
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

加速器駆動核変換システム(ADS)等における核設計の高度化のため、NiとZrについて数GeVエネルギー領域における陽子入射の核種生成断面積測定を行い、核設計に用いる計算コードPHITSによる計算値やJENDL/HE-2007等との比較検討を行った。

論文

First demonstration of a novel single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor based on wavelength-resolved photon counting

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1034, p.166793_1 - 166793_6, 2022/07

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166793
 被引用回数：1 パーセンタイル：49.42(Instruments & Instrumentation)

In this study, a single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor was developed. Using the wavelength dependency of light attenuation inside the optical fiber, the incident position of radiation at the fiber can be estimated reversely. Instead of a spectrometer, we employed bandpass filters and photon-counting head as a photodetector to improve detection efficiency. The detection efficiency of a 10 m long plastic scintillation fiber at the 5 m position from the readout end was evaluated to be in the range of 0.08-0.12 % for 662 keV gamma-rays from $$^{137}$$Cs and 2.6-3.9 % for beta-rays from $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y when a bandpass filter transmitting photons with a wavelength of 500 nm was used. A basic measurement test of radiation intensity distribution was conducted using a $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y radioactive point source. A field test was also performed at the difficult-to-return zone in Fukushima Prefecture, and the estimated dose rate distribution roughly agreed with the survey meter measurement.

論文

Development of an ${it in-situ}$ continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates ($$alpha$$-aerosols) under high humidity environment

坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1030, p.166475_1 - 166475_7, 2022/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166475
 被引用回数：1 パーセンタイル：49.42(Instruments & Instrumentation)

福島第一原子力発電所(1F)の長期的な廃止措置において、損傷した原子炉に残存する核燃料デブリの取り出しは、技術的に多くの困難を伴う不可避の重要課題である。デブリ取り出しは機械的な切断を伴い、$$alpha$$放射性核種を含む微粒子($$alpha$$エアロゾル)が高濃度で発生し、吸入時の健康リスクが大きい。1Fの解体・廃止措置における作業員の放射線被ばくを最小化するためには、粒子の発生場所である原子炉格納容器(PCV)内における$$alpha$$エアロゾルの濃度を監視することが重要である。このため、$$alpha$$エアロゾルのin-situモニタリングシステム(in-situ alpha air monitor: IAAM)を開発し、1Fの実環境で想定される条件下でその技術的性能を検証した。IAAMは次の4つの技術的要求を満たすことが確認された。(1)高湿度下での安定動作、(2)フィルターレス動作、(3)高計数率の$$alpha$$線測定能力、(4)高バックグラウンドの$$beta$$/$$gamma$$線下でも$$alpha$$線が選択的に測定できること。IAAMは、高湿度環境(相対湿度100%)及び$$beta$$/$$gamma$$線高バックグラウンド(最大100mSv/hの$$gamma$$線)下で、濃度3.3 $$times$$ 10$$^{2}$$ Bq/cm$$^{3}$$以上の$$alpha$$エアロゾルを計数の飽和なしに、選択的に測定することが可能であることが確認された。これらの結果は、IAAMが燃料デブリの解体時及び1Fの長期的な廃止措置全体において、信頼性の高い$$alpha$$エアロゾルのモニタリングシステムとして利用できる可能性を示すものである。

論文

Impedance reduction by a SiC-loaded flange and its application to the J-PARC main ring septum magnet

小林 愛音*; 外山 毅*; 中村 剛*; 菖蒲田 義博; 石井 恒次*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1031, p.166515_1 - 166515_12, 2022/05

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166515
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Instruments & Instrumentation)

現在、大強度陽子加速器施設(J-PARC)のメインリングでは、ビームパワーの増強が進められている。大強度ビーム実現のためには、ビームパワーを制限するビーム不安定性の低減と、その発生源であるビーム結合インピーダンスの低減が不可欠である。3次元シミュレーションコード(CST studio suite)によれば、現在のセプタム電磁石は大きなインピーダンスになる。今回、このセプタム電磁石は、より高い繰り返し回数に対応するため新型の電磁石に置き換える予定なので、これにあわせてインピーダンスの低減法を考案した。一般的に、テーパー管を使うことでインピーダンスは低減されることが知られているが、実際に設置するには空間的に非常に強い制限をうける。そこで、セプタム電磁石のフランジに銅板とSiCを取り付けることで、簡単にしかも効果的にインピーダンスを低減できる手法を考案した。これにより、新型セプタム電磁石の縦方向インピーダンスは対策をしない場合と比べて1%に減少し、ビーム安定条件が大きく改善した。この方法は、フランジに省スペースで設置できるため、本来の電磁石の発生磁場に影響を与えることなく、インピーダンスを低減できる。また、ビームパイプの形状に関係なく幅広く適応できる。

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