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草間 義紀
no journal, ,
日本はITERの計測装置として、ダイバータ不純物モニター,ポロイダル偏光計,周辺トムソン散乱計測装置,マイクロフィッションチェンバー,外側ダイバータターゲット熱電対を調達分担する予定である。これらについては、実機の設計及び製作に向け、現在、設計検討と機器の試作試験を進めている。ダイバータ不純物モニターでは、マイクロレトロリフレクターを試作して反射率を測定し、約20%の反射率であることを確認するとともに、アルミコーティングにより反射率が約5%向上することが明らかになった。ポロイダル偏光計では、平衡コードを用いて計測感度を評価し、ITERの標準的な誘導運転と電流駆動運転に対して、計測視線の配置案を提案した。また、第一ミラーで使用する予定のモリブデン製の大口径(直径150mm)のミラーを試作し、反射率が約60%であることを確認した。マイクロフィッションチェンバーでは、真空容器内のケーブル配線ルート図を3次元CADを用いて作成した。その際、チェンバー本体及びMIケーブルに注入するアルゴンガスのリーク対策として、MIケーブルをステンレス管で覆う二重構造とするケーブル敷設方法を提案した。また、リークが発生した際の対策として、真空排気できる機構を検討した。マイクロフィッションチェンバーの設置位置での中性子束評価及びポートプラグ内での核発熱を精度よく評価するため、3次元CAD図をもとに中性子輸送計算を行う準備を進めている。
電子系の超伝導の理解を目指して堀田 貴嗣
no journal, ,
米国ロスアラモス国立研究所におけるPuCoGa
の高温超伝導(転移温度18.5K)の発見を契機に、欧州超ウラン元素研究所や日本原子力研究開発機構において、ネプツニウムやプルトニウムなどの超ウラン元素を含む化合物の物性科学研究が急速に活性化している。今後、希土類化合物の局在的な
電子との対比において、遍歴電子系の示す特異な磁性及び超伝導機構の解明が重要な課題になると考えられる。特に、多極子自由度が存在するときの磁気秩序構造や、磁気揺らぎではなく多極子揺らぎが顕著になった場合の超伝導状態の理解が重要になる。それに対し本研究グループでは、
-結合描像を積極的に活用して、アクチノイド化合物の磁性や超伝導に対する微視的理論を展開している。まず、-結合描像に基づいて
電子の微視的モデルを構築し、関与する軌道を2つに限定してモデルを簡単化する。こうして得られた
モデルを揺らぎ交換近似法で解析した結果、軌道揺らぎによって制御される
-波超伝導の可能性を指摘した。そして、モデルではなく、=5/2の3軌道モデルに対して揺らぎ交換近似を適用し、多極子揺らぎの観点から電子系のエキゾチック超伝導の理解を目指している。本講演では、このような最近の研究の進展を紹介しながら、-結合描像に基づく
f電子系の磁性や超伝導の微視的研究の精神と意義を述べる。
三輪 幸夫
no journal, ,
軽水炉ではBWR又はPWRで腐食環境が酸化性又は還元性と異なるにもかかわらず、ステンレス鋼で(照射誘起)応力腐食割れが生じている。この点について、方位像顕微鏡を用いた粒界の耐食性の観点からのJAEAの研究結果を紹介し、耐食性劣化の小さい粒界でもき裂が進展することを明らかにした。次に、腐食環境や粒界耐食性の違いにもかかわらず粒界型応力腐食割れが生じていることから、応力の影響についての研究状況を紹介した。実機で生じている割れは開口が小さいことから、局所的な応力を測定する必要があると考え、JAEAで開発した方位像顕微鏡を用いミクロな塑性ひずみ(応力に相当)を測定する技術の紹介を行い、溶接継ぎ手のき裂のひずみ分布測定の結果を報告した。そして、粒界き裂先端には大きな塑性ひずみが加わることを明らかにし、局所的な塑性ひずみが応力腐食割れの重要な因子の1つである可能性を示唆した。一方、マクロな応力の影響についてJAEAが調べた研究成果についても紹介した。応力を与えて照射した試験片でも照射後の応力腐食割れ感受性には応力の影響は見られないこと、応力が負荷されることで照射硬化や粒界での耐食性劣化が抑制されることを明らかにした。後者の結果は先の結果の応力の重要性を補償する結果とは成り得ず、ミクロからマクロへのマルチスケールでの機構解明のための研究が重要であることを議論した。
pダイオード中の酸素及びシリコンイオンビーム誘起電流大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 伊藤 久義
no journal, ,
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた耐放射線性粒子検出器開発研究の一環として、酸素及びシリコンイオン入射によりSiC npダイオード中に誘起される電荷をイオン誘起過渡電流(TIBIC)により調べた。SiC npダイオードはp型のSiCエピタキシャル膜状にリンの高温(800
C)注入及び1650C熱処理によりn領域を形成することで作製した。作製したnpダイオードに6MeV
18MeVのシリコン又は6MeV15MeVの酸素イオンマイクロビームを照射しTIBIC測定を行った。その結果、印加逆方向電圧の増加とともに電界強度が強くなり、空乏層長も伸張することに対応してTIBICシグナルが大きくなり、下降時間が短くなることが観測された。さらにTIBICシグナルを時間積分することで収集電荷量を見積もったところ、イオンの飛程が空乏層長よりも短くなる範囲では収集効率が100%となり、SiCが粒子検出器として応用可能であることが見いだされた。
五十嵐 誉廣; 尾形 修司*
no journal, ,
材料特性の解明や新材料の開発において、計算機シミュレーションは重要な位置を占めている。特に近年は材料のナノ分析技術が進み、原子レベルから見た材料特性のモデリングが重要となっている。しかし、実材料の大きさの系を原子レベルで解析することは、近年の計算機性能をもってしても難しい。この問題の解決策の一つが、粗視化粒子/分子動力学ハイブリッド法である。粗視化粒子法は個々の粒子情報を代表点に繰り込むことで、精度の良い粗視化を行うことができる方法である。本講演では粗視化粒子法の紹介,応用性を重視した修正粗視化粒子法について議論を行う。さらに粗視化粒子法と分子動力学法とのハイブリッド化について、その方法や精度について議論する。さらに粗視化粒子/分子動力学ハイブリッド法を用いた応用例を紹介し、大規模シミュレーションにおける本手法の有用性について議論する。
出崎 亮; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*
no journal, ,
J-PARCニュートリノビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいて電気絶縁材や構造材として使用される高分子材料について、77Kでの
線照射によるガス発生挙動を調べた。その結果、発生するガスのほとんどは水素であること、発生する水素は超臨界ヘリウム精製機の運転にほとんど影響を及ぼさないこと、照射後室温での保持時間の増加とともにガス発生量が増加することが明らかになった。
出崎 亮; 中本 建志*; 荻津 透*; 大畠 洋克*; 木村 誠宏*; 槙田 康博*; 山本 明*; 後閑 麻代*; 森下 憲雄; 伊藤 久義
no journal, ,
J-PARCニュートリノ実験・50GeV-750kW陽子ビームライン用超伝導磁石に使用される高分子材料について、常温及び77Kにおいて線照射を行い、機械特性の変化を測定した。その結果、高分子材料は十分な耐放射線性を有しており、10年間の運転に相当する吸収線量においても、機械特性の劣化は無視できる程度であることがわかった。
末岡 通治; 川俣 陽一; 栗原 研一
no journal, ,
JT-60では、実験放電中の情報の一つとして、プラズマ断面形状の実時間再構築による動画CGとプラズマ可視テレビ映像を大型ディスプレイで放映している。今回、それら二画面を合成し、さらに磁場揺動信号を音声として加えた一画面情報を記録・保存・配信する「JT-60プラズマ映像データベースシステム」を開発した。本システムは、走査線数縮小処理(ダウンコンバート)
映像音声合成MPEG2画像圧縮(7MB/60秒放電)データベース化WEB登録要求に応じて配信、の流れを自動的に実行するシステムである。本ポスター講演では、本システムの設計・制作にかかわる詳細とシステムの稼動結果について報告する。
Pensl, G.*; Frank, T.*; Reshanov, S.*; Schmid, F.*; Weidner, M.*; 大島 武; 伊藤 久義
no journal, ,
炭化ケイ素(SiC)半導体の浅い準位及び深い準位を持つ欠陥についてレビューをする。SiC中の炭素サイトに存在する窒素(N)は、浅い準位であるドナー不純物として働くことが知られているが、シリコン(Si)や炭素(C),ネオン(Ne)との共注入を行うと、すべての場合でNの電気的活性化率が減少することが見いだされた。このことはボロンとC共注入で報告されているサイトコンペティションモデルとは相反する結果である。今回の結果を解釈するために、200keV電子線をN注入したSiCへ照射した。200keV電子線がSiC中のCのみをはじき出すことを考慮して解析を行った結果、NとCサイトの空孔の複合欠陥(N
-V
)が生成され、Nドナーの電気的活性化率低減を引き起こしている可能性が示唆された。また、硫黄(S)イオン注入したSiCの深部準位測定(DLTS)測定を行うことで、Sが深い二つの準位を持つドナー不純物として振る舞うことが明らかとなった。
Co
の硬X線MCDの磁場依存性安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 朝日 透*; 籠宮 功*; 松本 幸治*; 佐山 淳一*; 森河 剛*; 逢坂 哲彌*
no journal, ,
希土類遷移金属(RE-TM)アモルファス合金薄膜の強い垂直磁気異方性を垂直磁気記録媒体へ応用し超高密度磁気記録を達成する試行がなされている。本研究では、希土類金属がDy、遷移金属がCoのアモルファス薄膜についてDyの5d電子及びCo 4p電子に着目して元素別ヒステリシス測定を行った。試料として組成比の異なるDyCo
アモルファス薄膜をCr(20nm)を下地層としSi基板上にマグネトロンスパッタリング法で成膜した。試料最表面は酸化防止のためSiN(5nm)を成膜した。Dy L2,3及びCo K吸収端MCD測定は蛍光収量法で大型放射光施設SPring-8 BL39XUで行った。磁気円二色性は移相子で左右円偏光切り替えて室温で測定した。MCDの測定からTb 5d, Co 4pのモーメンに関する元素別ヒステリシスループは磁場の変化に対して急峻に反転していることがわかった。これに対して全磁化VSMの反転が磁場変化に対してゆっくり起こっていることがわかった。一般に、おもに磁性を担うDy4f及びCo3d電子は局在した電子であり互いに直接には関与しあわないが、遍歴的なバンド電子であるDy 5d及びCo 4p電子を媒体として結びついていると考えられる。これらTb 5d, Co 4p電子がどのような機構で磁気的性質と結びついているか考察する。
Peterson, B. J.*; Alekseyev, A. G.*; 木島 滋; 芦川 直子*; Parchamy, H.*; 笹尾 真実子*; 三浦 幸俊
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プラズマの放射する広い波長範囲の電磁波や高エネルギー粒子のエネルギーを薄膜で吸収することがイメージング・ボロメータの基本原理である。エネルギー吸収の結果発生した薄膜の温度変化を真空容器の外に設けた赤外線カメラによって測定する。核融合炉に必要な放射損失や損失
粒子計測への適用を目指してイメージング・ボロメータの開発を行っている。放射損失計測の場合、ピンホールカメラの背後に置いた薄膜には放射損失分布の二次元画像が映し出される。損失粒子の計測の場合には、薄膜の一方向で多重膜の厚さを変化させてエネルギーの弁別を行い、残る一方向でピッチ角の分解を行う。大型ヘリカル装置及びJT-60Uトカマクにおけるイメージング・ボロメータ計測,較正実験,イオンビーム装置を用いた損失粒子計測検出部の予備実験、及びITER用イメージング・ボロメータと損失粒子計測の設計などを中心に報告する。
飛田 健次
no journal, ,
球状トカマク炉は、ARIES-STの設計例に見られるように20mに及ぶその高さが特徴的であり、現在のコンパクトな球状トカマク実験装置と比べて巨大である。従来のトカマク炉設計と同等の除熱技術に依存する限り、球状トカマク炉が巨大になることは自明であり、コンパクトな炉を目指すのであれば超高熱負荷をハンドルするブランケット技術の開発が不可欠になる。球状トカマクのような低アスペクト比領域には、高楕円度での安定性,高ベータ限界といった炉心プラズマに関連したメリットに加えて、磁気エネルギーの大幅低下によるトロイダル磁場コイルの軽量化,高稼働率を実現しうるセクター一括引き抜き保守方式との整合など炉設計上の大きなメリットがある。将来のトカマク炉は必然的に高ベータ化による経済性向上を目指すと考えてよく、球状トカマク研究は、当面、従来のトカマク研究ではカバーできない高ベータ領域の知見先取りの役割を果たしうる。特に、新古典テアリングモード及び抵抗性壁モードの抑制による定常高ベータ領域へのアクセスの研究は将来のトカマク炉の開発路線(低アスペクト比化)を判断するうえで不可欠である。高ベータプラズマに対する不安要因の一つは、高エネルギー粒子起因のMHDモード(高エネルギー粒子モード)の出現である。高エネルギー粒子モードはMAST, NSTXでしばしば観測されており、このような高エネルギー粒子研究は、高ベータトカマク炉におけるアルファ粒子挙動を予見する役割を担いうる。
W/Reジェネレーター橋本 和幸; 菱沼 行男*; 石川 幸治*; 照沼 仁*; 蓼沼 克嘉*; 内田 昇二*; 松岡 弘充
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レニウム-188は、高エネルギーの
線を放出する等がん治療用として優れた核特性を持ち、さらに、W(半減期69.4日)の娘核種として生成し、入手が容易であるため、がん治療用RIとして注目されている。しかしながら、得られるWの比放射能が低いため、アルミナカラムを使用した従来のジェネレーターでは、カラム容積が大きくなり、溶出したReの放射能濃度が低くなる問題点がある。Reの放射能濃度の向上を目指して、旧原研と化研が共同で開発したモリブデンの吸着容量がアルミナの100倍以上もあるジルコニウム系無機高分子PZCのW/Reジェネレーターへの応用可能かどうか、基礎的な検討を行った。WのPZCカラムへの吸着収率,Reのカラムからの長期溶離安定性,WのPZCカラムからの脱離の確認、そして、PZCから溶離したReのHydroxyethylidene Diphosphonic Acid(HEDP)とMercaptoacetyltriglycine(MAG3)への標識を試みた結果、長期間におけるWのPZCへの安定した吸着,ReのPZCからの溶離安定性及び良好な標識率が確認でき実用化の可能性が示唆された。
山岸 信寛; 青柳 哲雄; 長谷川 幸弘; 中島 憲宏; 谷 正之
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システム計算科学センターでは、ITBLプロジェクトの目的の1つである仮想研究環境の実現のため、基盤ソフトウェアとしてITBLシステム基盤ソフトウェアを開発した。本ソフトウェアの通信機構である Starpc(Seamless Thinking Aid Remote Procedure Call)は、複数の組織に所属する研究者が、ファイアウォールを越えてプログラム, データ, 計算機等の資源や、研究成果を共有するために必要な通信機能を備えている。本発表では、パネルやリーフレットを用いた説明及びデモンストレーションにより、ITBLシステム基盤ソフトウェアにおける通信機構の構造,機能及び特徴を説明する。
高野 克敏; 堤 史明; 河野 勝己; 濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 奥野 清
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日本原子力研究開発機構は、ITER超伝導コイルで使用される構造材料のデータベース構築及び建設期における構造材料の品質管理を効率よく実施するため、三台の極低温試験装置を新たに設置した。一方、極低温試験装置の軸心の検査については、これまで、あまりデータが公表されておらず、測定上の問題点も不明である。そこで、JIS Z 2277, JIS Z 2283に従い、4枚のひずみゲージを添付した検定用試験片を製作し、室温,液体ヘリウム中におけるこれらの試験装置の軸心を検査した。偏心度の測定では、試験片チャック方式に依存した問題のあることが示され、独自のデータ処理の手法を見いだした。その結果、試験装置の軸心はJIS規格で規定されている偏心度を満たすことを確認した。
杉本 誠; 喜多村 和憲; 濱田 一弥; 中嶋 秀夫; 奥野 清
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ITERトロイダル磁場(TF)コイルの主要構成機器であるコイル巻線及びコイル構造物の調達準備として、巻線製作のスキームを具体化する検討を行っている。コイル巻線は、巻線後熱処理した導体をラジアル・プレートに収納し、これを積層し含浸する。これらのプロセスに必要な加工装置を検討した。さらに本プロセスの後、コイル巻線とコイル容器を一体化する工程で必要な加工装置と巻線支持治具の詳細検討を行い、巻線・コイル容器の一体化手法を具体化した。これら一連の巻線調達スキームを検討した結果、製作スケジュールや工場内レイアウトを明確にし、コイル調達準備として実施すべき試作項目を明らかにした。本件では、これらの成果を発表する。
杉本 誠; 喜多村 和憲; 奥野 清
no journal, ,
ITERトロイダル磁場(TF)コイルの調達にあたり、加工方法や大型の加工装置を具体化する検討を行っている。TFコイルは、重量300トン,高さ14mの非円形Nb
Sn超伝導コイルであり、ITER工学R&Dで実証を行ったTFモデル・コイルに較べ約3倍の大きさを持つため、製作技術の一層のスケール・アップと調達方法の詳細検討が必要である。このためTFコイルの巻線調達仕様を明確にするとともに、コイル製作に必要な加工装置の具体化を行っている。これまで巻線機とカバー・プレート溶接機の概念設計とそれらの精度予測を行ってきた。この結果をさらに進展させ、巻線機とカバー・プレート溶接機の試作を行い、精度予測手法の実証を行う計画である。これらの検討結果と今後の巻線調達の準備計画を報告する。
瀬古 典明
no journal, ,
海洋,河川などに溶け込んでいる希少金属や環境排水中に溶存している有害金属を除去・回収することは資源の確保や環境保全の観点から重要なことである。これらの金属を回収する材料として高速処理が可能で高容量の吸着材の開発が要望されている。本講演では放射線グラフト重合技術を用いて作製した捕集材を帆立のウロからのカドミウムの除去や焼却炉の洗浄水からの鉛除去などへ適合させた例などを紹介する。
土谷 邦彦; 石塚 悦男; 河村 弘; 寺井 隆幸*; 田中 知*
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核融合炉ブランケットには、中性子を有効に利用し、トリチウム増殖比を向上させるために中性子増倍材料であるベリリウムが微小球形状(直径0.32mm)として充填される。この微小球の各種特性(物理・化学的特性,熱的特性,機械的特性,照射特性等)を把握することは、ブランケットを設計するうえで必要不可欠である。このため、ヘルツの公式を用いて、照射済Be微小球の接触応力を求め、微小球の圧潰特性を評価した。1軸の圧潰試験で得られた照射済Be微小球の圧潰荷重に対し、ヘルツの公式を適用して接触応力を求めた結果、本照射条件の範囲では、照射済Be微小球の破壊時の接触応力は約2000N/mm
と未照射Be微小球の接触応力と同程度であった。テストブランケットモジュールに充填したBe微小球の最大荷重は約20MPa(面荷重)であることから、本微小球の使用が可能であることが示唆された。