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勅使河原 誠; 池田 裕二郎; 大井 元貴; 原田 正英; 高田 弘; 柿白 賢紀*; 野口 学*; 島田 翼*; 清板 恭一*; 村島 大亮*; et al.
Nuclear Materials and Energy (Internet), 14, p.14 - 21, 2018/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)J-PARCの1MWパルス中性子源では、中性子パルスの成形に用いるデカップラとして、異なる共鳴吸収材から構成し、1eVと高い中性子吸収エネルギーを有するAg-In-Cd合金を開発した。このデカップラによりパルス成形された中性子は、粉末解析の実験装置において最高分解能を更新したが、中性子照射によって生成される長半減期の108mAgの放射能が高いため使用済み機器の取扱においては短所であった。そこで、放射能を大幅に減らす代替材としてAuを使用したAu-In-Cd材の開発を行ってきた。しかしながら、実機のモデレータ・反射体に実用化する上で、大型のAu-In-Cd板と構造材のA5083材とをHIP接合し十分な接合強度を得ることが課題であった。本研究では、Au-In-Cd材の表面状態、大型化した熱容量の変化による接合部界面温度に関わる検討を行い、実規模大のHIP接合において、最適接合条件を見つけることができた。この結果、反射体へのAu-In-Cd材の実用化に成功し、中性子性能を損なわず、大幅な放射能低減の見通しを得た。
勅使河原 誠; 原田 正英; 斎藤 滋; 及川 健一; 前川 藤夫; 二川 正敏; 菊地 賢司; 加藤 崇; 池田 裕二郎; 直江 崇*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 356(1-3), p.300 - 307, 2006/09
被引用回数：9 パーセンタイル：53.29(Materials Science, Multidisciplinary)現在、J-PARCで建設が進められている核破砕中性子源において、パルス特性を向上させるために熱中性子吸収材としてAg-In-Cd合金が採用された。一方、熱除去及び冷却水による浸食の観点からAg-In-Cd合金をAl合金(Al5083)で被覆する必要があり、Ag-In-Cd合金とAl5083と接合に関する開発が急務になった。そこで、HIP(熱間等方圧延)を用いてAl5083と3元系Ag-In-Cd合金との接合に関する試験を行った。小試験片(
20mm)において良い接合条件が見つかり、接合領域にAlAg
生成による硬い相の形成が見られるものの、必要とされる機械的強度(20MPa)より大きい結果が得られた。実機を模擬した大型試験片(200
20030mm
)においても、接合が成功し、小試験片と比較して機械的強度が多少落ちるが必要とする強度を満足した結果が得られた。
原田 正英; 渡辺 昇; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 前川 藤夫; 加藤 崇; 池田 裕二郎
LA-UR-06-3904, Vol.2, p.700 - 709, 2006/06
JSNSにおいて、全ての中性子ビームラインに対するパルス特性データは、装置設計において不可欠である。詳細な計算モデルを構築し、PHITSコード及びMCNP-4Cコードを使用して評価を行った。これらの結果は、2004年9月よりJ-PARCのホームページ上で、公開している。製作設計を行っている中で、モデレータ形状の変更により、パルス特性(特にパルステールで)が低下していた。計算から、デカップラーと反射体容器設置する中性子吸収ライナーとの隙間からの漏洩中性子が原因であることがわかった。現在、製作設計の最終段階で、パルス特性を低下させるほかの要因を注意深く見つけ、製作設計にできるだけ反映させようとしている。さらに、デカップラー,ライナー及びポイズンの不均一な燃焼を考慮したパルス特性評価,各中性子ビームホールでのGeVまでの高エネルギー中性子エネルギースペクトルの導出も行った。
前原 直; 森山 伸一; 三枝 幹雄*; 杉本 昌義; 今井 剛; 竹内 浩
Fusion Engineering and Design, 75-79, p.823 - 827, 2005/11
被引用回数：2 パーセンタイル：17.57(Nuclear Science & Technology)IFMIFのRFQライナックのために、同軸導波管を用いたマルチループアンテナによるRF入力結合系の開発を行っている。ループアンテナを用いた場合、ループアンテナの構造がそれぞれの位相差やパワーバランスに影響を与える。パイプ直径10mmを用いたループアンテナを試作し、位相差とパワーバランスを低電力試験で測定した。ループアンテナの挿入距離を3cmにすると位相差やパワーバランスが乱れないことが判明した。しかし、耐電圧の面で単一ループアンテナによるマルチMW級の結合は難しいことから、2つもしくは4つのループアンテナを用いた結合の方が単一ループアンテナより、耐電圧及びパワーバランスの観点から良いと思われる。そこで2つケースに対して位相差とパワーバランスを測定した。平均位相差として179
と8%程度のパワーバランスの良い測定結果が得られた。これらの結果は、IFMIF 175MHz RFQにおいてマルチループアンテナを用いたRF入力結合系に対する有効性の一つを示した。
勅使河原 誠; 原田 正英; 斎藤 滋; 菊地 賢司; 粉川 広行; 池田 裕二郎; 川合 將義*; 栗下 裕明*; 小無 健司*
Journal of Nuclear Materials, 343(1-3), p.154 - 162, 2005/08
被引用回数：10 パーセンタイル：56.65(Materials Science, Multidisciplinary)大強度陽子加速器計画(J-PARC)では物質・生命科学施設として核破砕中性子源の建設が進められている。早い時間減衰を持ったパルス中性子ビームを得るため、非結合型及びポイゾン型減速材を用いる。これらの減速材はデカップラと呼ぶ熱中性子吸収材を用いる。炭化硼素(B4C)が多く用いられてきた。しかしながら、MWクラスの中性子源では(n,
)反応のHe生成を起因とするスウェリングのため使用が困難である。そこで、B4Cに似た特性を有するヘリウム生成を伴わない共鳴吸収型の材料としてAg-In-Cd系の合金に着目した。この合金をCdの焼損の観点からAg-Cd及びAg-In合金の2枚に分割する。熱除去及びコロージョンの観点から減速材の構造材であるアルミ合金(A6061-T6)と密着される必要がある。そのため、Ag-In, Ag-Cd合金とアルミ合金とに十分な接合を得ることを目的として、熱間等方加圧接合(HIP)を用いて接合試験を行った。温度: 803K、圧力: 100MPa、保持時間: 1時間で十分な接合が得られた。特に、Ag-In板をAg-Cd板で挟み、それをアルミ合金で被覆した条件がより良い接合となった。拡散層部には非常に硬い層が観測されたが、接合部の破断応力は設計応力の20MPaを越える値であった。
前原 直; 森山 伸一; 杉本 昌義; 齋藤 雄一*; 三枝 幹雄*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.904 - 906, 2005/00
国際核融合材料照射施設は、D-Liストリッピング反応を用いた加速器による中性子照射施設である。要求されるビーム電流250mAは、125mAの2つの加速器ビームラインにより合成され、その入射器,RFQ,DTLの出力エネルギーは、それぞれ0.1,5と40MeVである。125mAの大電流を加速のために175MHzの運転周波数が採用された。大電流ビームシミュレーションの結果、全長12mのRFQがRF入射電力2.3MW CWよりエミッタンスの広がりを最小限に抑えるために設計された。このようなRFQに対して、ループアンテナを採用したRF入力結合系,同軸高周波窓,34ポートによる立体回路の設計をMW-Studioコードで行った。1つのループアンテナあたり200kW-CWの耐電圧を得るために、4 1/16"の同軸導波管を採用し、4ループアンテナ入射方式により、加速空洞内の電界分布の歪みを1%以内にできることが判明した。
羽島 良一; 峰原 英介; 永井 良治
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 528(1-2), p.340 - 344, 2004/08
被引用回数：1 パーセンタイル：10.27(Instruments & Instrumentation)エネルギー回収型リニアックのための全直流入射加速器を提案し、設計を行った。商業的に生産されている2MeV級の直流加速器(ダイナミトロン型)と光陰極を組合せてバンチビームを生成する。このビームを周回軌道に合流後、超伝導のバンチャーブースターで20MeVまで加速する。このバンチャーブースターを、部分的なエネルギー回収モードで動作させることで、超伝導空洞の結合器容量を大幅に低減することが可能になる。本稿では、ビーム軌道計算とRFシステムの最適化の結果を報告する。
小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*
Proceedings of 22nd International Linear Accelerator Conference (LINAC 2004), p.727 - 729, 2004/00
J-PARCリニアック(全長約300m)では、加速電界(上流324MHz,下流972MHz)の位相変動,振幅変動をそれぞれ
1度,1%以内に抑える必要がある。位相の基準信号では0.3度(=約1ps)の安定性を目標とし、クライストロンギャラリーに並ぶ約60台の高周源制御ステーションの位相をこの厳しい精度で揃えなければならない。本発表では、タイミング系の信号を含めた、高周波基準信号分配システムの最終的なデザインと評価結果のまとめを報告する。
青 寛幸; 秋川 藤志
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.239 - 241, 2003/08
J-PARC用のACS(Annular Coupled Structure)型加速空洞のブリッジカプラの設計開発の状況について報告する。実機設計と平行して、1/2スケールの導波管と空洞の接続部の解析を行い、製作したモデルの測定値との比較を行った。
原田 正英; 斎藤 滋; 勅使河原 誠; 川合 將義*; 菊地 賢司; 渡辺 昇; 池田 裕二郎
Proceedings of ICANS-XVI, Volume 2, p.677 - 687, 2003/07
大強度中性子源のデカップラー材として、デカップリングエネルギー1eVを達成でき、(n,
)反応がベースのためヘリウムガス生成量が小さい、銀・インジウム・カドミウム合金(AIC)を提案した。Cd及びB
Cデカップラーとさまざまな観点から比較した結果、有力であると判断し、デカップラー・ライナー材として、AICを採用した。現設計において、AICは、2.5mm厚のAg-35%wtCd及び0.5mm厚のAg-15%wtInとしている。デカップラー・ライナーは、構造材のAl合金にHIPにより接合され、Al合金を通して水冷される。最適なHIP条件を見つけるために、小試験片(202mm)のAg-Cd及びAg-Inを幾つかの種類のAl合金カプセル(22mm,底厚3mm,蓋厚1mm)封入して、試験を行った。その結果、最適HIP条件として、500C, 100MPa, 保持時間60分が得られた。さらに、より現実的なサイズである大試験片(Ag-Cd: 2002002.5mm, Ag-In: 2002000.5mm, A5083 and A6061: 21021021mm)による試験を行っている。
田口 浩*; 角舘 聡; 中平 昌隆; 伊藤 彰*
J. Robot. Mechatron., 10(2), p.133 - 138, 1998/00
核融合実験炉(ITER)を構成する機器は、いづれも強制冷却型で冷却配管と接続される。このため、これらの機器の保守・交換には、遠隔操作にて冷却配管を容易に着脱できる配管継手が要求される。冷却配管は、炉周辺に配置されることから、配管継手には放射線環境下での信頼性も要求される。また、プラズマ異常消滅時の電磁力を軽減するためには、冷却配管を電気絶縁することが必要となる。このような観点から、冷却配管の機械式継手及び電気絶縁継手の開発を進めてきた。本件では、これらの配管継手の開発の現状について報告する。
M.A.Chernogubovsky*; 杉本 昌義
JAERI-Research 96-064, 9 Pages, 1996/12
JAERI-Research-96-064.pdf:0.64MB
IFMIF概念設計活動の一環として加速器高周波システムの概念設計に関する問題点を考慮し対応策の提案を行った。はじめに基本設計として採用されたセグメント型RFQの電気力学的性質を解析しビームダイナミクスシミュレーションで考慮すべき問題を指摘した。次にRFQ及びDTL高周波システムの設計に方向性選択結合の考えを適用した。この方法により伝送系中の異なる種類のフィダー長を制限でき大強度ビーム加速で問題となる不要なモードの励起が抑えられる。また高周波源と加速空洞との整合がとれ、制御用の高周波信号の取出しも可能となる。最後に電気光学的な原理を応用した加速構造の精密な同調方法の適用に言及する。
星屋 泰二; 島川 聡司; 市橋 芳徳; 西川 雅弘*; 渡辺 健二*
Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.1119 - 1122, 1991/00
被引用回数：17 パーセンタイル：84.03(Materials Science, Multidisciplinary)形状記憶合金は遠隔操作を用いた要素迅速交換技術に極めて有用であるが、実用上最も問題となる高速中性子照射挙動については明らかではない。高速中性子炉JMTR及び14MeV中性子源オクタビアンにおいてTiNi形状記憶合金の照射実験を実施した結果、中性子照射による特異な照射挙動、(1)電気抵抗の負の温度依存性(2)5%までの回復弾性歪(3)高破断応力及び(4)損傷回復挙動の存在が明らかになった。この損傷回復はT/T
=0.33(T:融点、T=523k)という極めて低い温度で生ずる。この現象を利用すれば、照射環境温度を制御することにより照射損傷の影響を最小限に抑制することが可能となる。規則構造を有するTiNi形状記憶合金は変位損傷、変位損傷率や照射温度など中性子照射環境因子に対して、速応答性であると同時に高感受性でもあるため、耐照射型機能材料となり得る可能性を有している。
大井 元貴; 原田 正英; 勅使河原 誠
no journal, ,
J-PARCの中性子源施設は日本の1MWパルス核破砕中性子源である。3台の液体水素減速材が設置されており、そのうちの1台は大強度型、残り2台はショートパルス型減速材である。ここでは、中性子パルスを短くするために、デカップラーと呼ばれる中性子吸収材を減速材周辺に配置している。デカップラーの性能は、中性子カットオフエネルギー(Ed)で表される。J-PARCでは、Ag-In-Cd合金により、1MW核破砕中性子源において1eVのカットオフエネルギーを実現している。その一方で、放射線損傷やデカップラーの燃焼のためにこれらの減速材や反射体の交換が必要である。2台目の減速材と反射体において、低放射化材であるAu-In-Cd合金デカップラーを開発した。Au-In-Cdデカップラーのカットオフは、1eVであり、その放射化量はAg-In-Cd合金に比べると3桁小さい。我々はAu-In-Cd合金を自ら作成・加工を加え、減速材と反射体として完成させた。
奥冨 敏文*; 勅使河原 誠; 原田 正英; 大井 元貴; 倉本 繁*
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源では、中性子特性向上のために減速材及び反射体に用いられる冷熱中性子吸収材(デカップラー)の開発を進めている。我々は新たなデカップラーとして1/v型の中性子吸収特性を有するボロンに着目した。しかし、ボロンは、
B(n,)
Li反応により生成したヘリウム(He)が材料脆化を引き起こすため大強度線源では使用が困難だと考えられていた。これを解決するために、ボロン系材料中にガドリニウム(Gd)等の別の熱中性子吸収材を混在させることでB(n,)Li反応の抑制を図り、材料の延命化を狙うとともに、Bの優れた中性子吸収特性を生かすプレデカップリング効果を提案した。製作性の向上のために、これを改良し、アルミニウム(Al),炭化ホウ素(BC),酸化ガドリニウム(Gd
O
)を分散させた混合粉末の焼結体を試作した。実用化ためには、各材料の分散度,材料強度,構造材のアルミ合金との接合性,熱伝導率等を明らかにする必要がある。ポスター発表では、試作した焼結体の均一分散性,材料強度,熱特性の測定結果を報告する。
